多效真空降膜蒸发器的热量衡算.docx

1、多效真空降膜蒸发器的热量衡算多效逆流真空降膜蒸发器的计算1、蒸发水量计算W(kg/s)由于多效水分总蒸发量为各效蒸发量之和，即： ()对溶液中固体进行物料衡算：由此得总蒸发量： ()任一效(第1效)中溶液的浓度 (即i效的出料浓度)：如已知各效水分蒸发量，则可按上式求出各效的浓度。但各效的水分蒸发量必须通过后面的热量衡算才能求得。2、加热蒸汽消耗量D（）：对多效浓缩罐操作，一般已知量：1、第一效加热室的加热蒸汽压强2、末效蒸发室的真空度3、料液量4、物料进料浓度5、规定量：规定溶液的最终浓度未知量：1、各效蒸发水量。其中总蒸发水量W可由物料衡算求得。2、各效的沸点3、各效的溶液浓度因此，在多次

2、浓缩操作中，加热蒸汽消耗量的计算是相当烦琐的，为了避免过于复杂，常常做一些合理的简化。蒸汽消耗量计算的原理是热量衡换，既能量守恒定律（进入蒸发器的热=离开蒸发器的热）。进入蒸发器的热量：1、加热蒸气带入的热量：D H2、物料（原料液）带入的热量离开蒸发器的热量：1、浓缩液离开蒸发器带走的热量2、二次蒸气带走的热量3、加热蒸气冷凝液带走的热量以三效顺流降膜真空蒸发器为例：多效蒸发常见符号意义： ；一般工厂多采用沸点进料，则（Lv为相应温度下的汽化潜热。）对每一效列如下方程： （1） () （2） （） （3）如对方程(1)变换 （4）若溶液的稀释热可以忽略，此时溶液的焓可以用比热容来计算。及Cp

3、1，Cp0-分别为原料液和第一效中溶液的比热容。若加热蒸气冷凝液在饱和温度下排出，则r1生蒸汽的汽化热，kJ/kg代入（4）得到： 有单效蒸发的热量恒算得到：-第一效中二次蒸汽的汽化热则： 同理：逆流流程热量衡算如下：对每一效列如下方程：其中 经变换得到：经变换求得加热蒸汽消耗量D和各效蒸发量W1、W2 、 、Wn计算步骤如下：本设计采五效逆流降膜蒸发取第一效加热蒸汽的温度:T1=120.2,查得绝对压强为200kPa(P1)末效冷凝器的温度Tk=60.1 绝对压强为20kPa(Pk), 进料量F=4603302.16/24=25137.59kg/h(100)总蒸发量及各效蒸发量计算：（下标为

4、效数）W=F(1-Xo/X1)=25137.59(1-29.15%/70%)=14669.58kg/h假设各效蒸发水量相等故W1=W2=W3=W4= W5W/5= 2933.16kg/h(101)计算各效排出液浓度:X1=0.7X2=0.55X3= =0.45X4= =0.38X5= =0.33(102)估算各效二次蒸汽压强 假设各效的压强降相等:则: Pi= =所以: P=200-36=164KPa P=164-36=128KPa P=128-36=92KPa P=92-36=56KPa由=60.1得最后一效的二次蒸汽温度=61.1(因流动阻力而损失1),查表得: =21.04KPa查表十有

5、: 二次蒸汽焓: (103)估算各效沸点升高:由经验公式得各效升高的沸点:, ,(104)估算各效管路损失:, =112.72=105.38 =96.04=82.84查化工原理附表十得: (105)各效沸点及有效温差计算: 各效沸点: 113.72+4.29=118.01=109.24=99.1=85.41=62.36各有效温差: =2.19=43.06(106)加热蒸汽消耗量及各效蒸发量: 对各效焓平衡得: 又式中:F原料液流量,kg/h总蒸发量及各效蒸发量,kg/h原料温度及各效沸点,分别为原料比热容和冷凝水比热容,kJ/(kg.)各效加热蒸汽潜热及各二次蒸汽焓值,kJ/kg代入各数解得:

6、 (107)各传热面积:(取K=2000W/(.)相对偏差大于规定值,故进行重复计算.(108)重新分配有效温度差：(109)重新核算各效浓度及各沸点升高X1=0.7X2=0.5X3= =0.4X4= =0.35X5= =0.32根据得, ,(110)重新核算各效加热蒸汽温度、二次蒸汽温度及各效沸点：109.66 105.37104.37 94.05 90.57 80.87 70.89 63.29 查表得： (111)重算加热蒸汽量及各效蒸发量 将以上核算后的各数重新代入焓平衡方程组求得：(112)重算各效传热面积相对偏差(113)故再次核算各参数:重新分配有效温度差(114)重新核算各效浓度及各沸点升高X1=0.7,X2=0.54,X3=0.44,X4=0.37,X5=0.33, ,(115)重新核算各效加热蒸汽温度、二次蒸汽温度及各效沸点： 1110.18 105.89104.89 95.5 91.73 83.1 72.32 62.58 查表得： (116)重算加热蒸汽量及各效蒸发量 将以上核算后的各数重新代入焓平衡方程组求得：(117)重算各效传热面积相对偏差： 符合工程计算要求；取传热面积蒸汽的经济程度：即1kg蒸汽可蒸发3.84kg水