多效蒸發(fā)方案(以NaOH為例)

1、個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用化工原理課程設(shè)計(jì)NaOH 蒸 發(fā) 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì)目錄章 前言11 概述 第二章 蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算21蒸濃液濃度計(jì)算 22溶液沸點(diǎn)和有效溫度差的確定221 各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失22 2 各效由于溶液靜壓強(qiáng)所因引起的溫度差損失223 由經(jīng)驗(yàn)不計(jì)流體阻力產(chǎn)生壓降所引起的溫度差損失K的確定23 加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的計(jì)算24 蒸發(fā)器的傳熱面積和有效溫度差在各效中的分布以及傳熱系數(shù)25 溫差的重新分配與試差計(jì)算25 1重新分配各效的有效溫度差，252 重復(fù)上述計(jì)算步驟26計(jì)算結(jié)果列表 第三章 NaOH 溶液的多效蒸發(fā)優(yōu)化程序部分31 具體的拉格朗日

2、乘子法求解過程32 程序內(nèi)部變量說明33 程序內(nèi)容：34 程序優(yōu)化計(jì)算結(jié)果35 優(yōu)化前后費(fèi)用比較第四章 蒸發(fā)器工藝尺寸計(jì)算41 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)411 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)412 循環(huán)管的選擇413 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定414 分離室直徑與高度的確定42 接管尺寸的確定421 溶液進(jìn)出422 加熱蒸氣進(jìn)口與二次蒸汽出口423 冷凝水出口 第五章、蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備51 氣液分離器52 蒸汽冷凝器521 冷卻水量522 計(jì)算冷凝器的直徑52 3 淋水板的設(shè)計(jì)53泵選型計(jì)算54預(yù)熱器的選型 第六章主要設(shè)備強(qiáng)度計(jì)算及校核61 蒸發(fā)分離室厚度設(shè)計(jì) 6 2加熱室厚度校核 第七

3、章小結(jié)與參考文獻(xiàn)：符號(hào)說明希臘字母：c比熱容， KJ/(Kg.h 對(duì)流傳熱系數(shù)， /m2. d管徑， m溫度差損失，D直徑， m 誤差，D 加熱蒸汽消耗量， Kg/h熱損失系數(shù)， f 校正系數(shù)，阻力系數(shù)，F(xiàn)進(jìn)料量， Kg/h導(dǎo)熱系數(shù)， /m2. g 重力加速度， 9.81m/s2粘度， Pa.s h 高度， m密度， Kg/m3H高度， m k杜林線斜率K 總傳熱系數(shù)， W/m2.加和L 液面高度， m 系數(shù)加熱管長(zhǎng)度， m 淋水板間距， m 下標(biāo)： 效數(shù)1,2,3 效數(shù)的序第 n效0進(jìn)料的壓強(qiáng)， Pai內(nèi)側(cè)r R S t T u U V W熱通量， W/m2 m 平均 傳熱速率， W o 外

4、側(cè) 汽化潛熱， KJ/Kg p 壓強(qiáng) 熱阻， m2./Ws污垢的 傳熱面積， m2 w 水的 管心距， m w 壁面的 蒸汽溫度， 流速， m/s蒸發(fā)強(qiáng)度， Kg/m2.h 上標(biāo)： 體積流量， m3/h：二次蒸汽的 蒸發(fā)量， Kg/h：因溶液蒸汽壓而引起的W質(zhì)量流量， Kg/h x 溶劑的百分質(zhì)量 ,：因液柱靜壓強(qiáng)而引起的：因流體阻力損失而引起的第一章前言11概述1蒸發(fā)及蒸發(fā)流程蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質(zhì)如鹽類）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質(zhì)，使溶液得以濃縮的單元操作過程。蒸發(fā)操作廣泛用于濃縮各種不揮發(fā)性物質(zhì)的水溶液，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中較為常見的單元操作 ?；ど?/p>

5、產(chǎn)中蒸發(fā)主要用于以下幾種目的：1獲得濃縮的溶液產(chǎn)品；2、將溶液蒸發(fā)增濃后，冷卻結(jié)晶，用以獲得固體產(chǎn)品，如燒堿、抗生素、糖等產(chǎn)品；3、脫除雜質(zhì)，獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進(jìn)行蒸發(fā)操作的設(shè)備叫做蒸發(fā)器。 蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流 動(dòng)，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內(nèi)備有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液 滴，或裝有適當(dāng)形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再利用，應(yīng)將其在冷凝器中加以冷凝。蒸發(fā)過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來 的蒸汽叫做而次蒸汽。2蒸

6、發(fā)操作的分類 按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。 按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝 后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，并把若干個(gè) 蒸發(fā)器串聯(lián)組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高 了加熱蒸汽的利用率。按操作壓力可以分為常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)： 1）、在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積； 2）、可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；3）、有利于對(duì)熱敏性

7、物料的蒸發(fā)；4）、操作溫度低，熱損失較小。 在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。因此，單效蒸發(fā)多為 真空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作。3蒸發(fā)操作的特點(diǎn)從上述對(duì)蒸發(fā)過程的簡(jiǎn)單介紹可知，常見的蒸發(fā)時(shí)間壁兩側(cè)分別為蒸氣冷凝和液體沸騰的傳熱過程，蒸 發(fā)器也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點(diǎn) :（1）沸點(diǎn)升高蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質(zhì)，在港臺(tái)壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮旱?，使溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)芤旱姆悬c(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點(diǎn)的升高。在加熱蒸氣溫度一定的情況下，蒸 發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫差必定小于加熱唇

8、溶劑的純熱溫差，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。（2）物料的工藝特性蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時(shí)可能析出晶體，或易于結(jié)垢；有 些則具有較大的黏度或較強(qiáng)的腐蝕性等。如何根據(jù)物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設(shè)備 是蒸發(fā)操作彼此必須要考慮的問題。（3）節(jié)約能源蒸發(fā)時(shí)汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸氣。如何充分利用熱量，提高加熱蒸氣的利 用率是蒸發(fā)操作要考慮的另一個(gè)問題。4蒸發(fā)設(shè)備 蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時(shí)需要排出二次蒸 氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。蒸發(fā)的主體設(shè)備是蒸發(fā)器，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成

9、。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進(jìn)一步分離的 除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器。減壓操作時(shí)還需真空裝置。茲分述如下：由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。對(duì)常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器 中的運(yùn)動(dòng)情況，大致可分為以下兩大類：1）循環(huán)型蒸發(fā)器特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動(dòng)，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同，。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器主要有b. c. ，d.e.。其中，。 2）單程型蒸發(fā)器 特點(diǎn)：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進(jìn)行循環(huán)。 優(yōu)點(diǎn)：溶液停留時(shí)間短，故特別適用于熱敏性物料的 蒸發(fā)；，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。 缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)或操作不當(dāng)時(shí)不易成膜，熱流量將明顯下降；不適用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料

10、的蒸發(fā)。 此類蒸發(fā)器主要有a.，b. ，c.本次設(shè)計(jì)采用的是中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 ： 結(jié)構(gòu)和原理：其下部的加熱室由垂直管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。當(dāng)管內(nèi)液體被加熱 沸騰時(shí)，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。在密度差 的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動(dòng)。溶液的循環(huán)流動(dòng)提高了沸騰表面?zhèn)?熱系數(shù)，強(qiáng)化了蒸發(fā)過程。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛，有標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器 之稱。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總截面積的40% 100%；加熱管的高度一般為 1 2m；加

11、熱管徑多為 25 75mm之間。但實(shí)際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)速度一般在0.4 0.5m/s以下；蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度始終接近完成液濃度；清洗和維修也不夠方便。第二章蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算21蒸濃液濃度計(jì)算 多效蒸發(fā)的工藝計(jì)算的主要依據(jù)是物料衡算和、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算的主要工程有：加熱蒸 氣生蒸氣）的消耗量、各效溶劑蒸發(fā)量以及各效的傳熱面積。計(jì)算的已知參數(shù)有：料液的流量、溫度和濃 度，最終完成液的濃度，加熱蒸氣的壓強(qiáng)和冷凝器中的壓強(qiáng)等。 蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟多效蒸發(fā)的計(jì)算一般采用試算法。（1）根據(jù)工藝要求及溶液的性質(zhì)，確定蒸發(fā)的操作條件 如加熱蒸氣壓強(qiáng)及冷凝器的壓強(qiáng)），蒸發(fā)器的形 式、流程

12、和效數(shù)。（2）根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步估計(jì)各效蒸發(fā)量和各效完成液的濃度。（3）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)蒸氣通過各效的壓強(qiáng)降相等，估算個(gè)效溶液沸點(diǎn)和有效總溫差。4) 根據(jù)蒸發(fā)器的焓衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱量。5) 根據(jù)傳熱速率方程計(jì)算各效的傳熱面積。若求得的各效傳熱面積不相等，則應(yīng)按下面介紹的方法重 新分配有效溫度差，重復(fù)步驟 至5)，直到所求得各效傳熱面積相等 =4557.3 (1- =3038.2kg/h并流加料蒸發(fā)中無額外蒸汽引出 ,可設(shè) :W2:W 3=1:1.1:1.2而W=W 1+W2+W3=3038.2kg/h 由以上三式可得 :W 1=920.7kg/h 。W 2=1012.7kg/h 。W

13、 3=1104.8kg/h。X1=0.125 。 X 2=0.174 。X3=0.322溶液沸點(diǎn)和有效溫度差的確定設(shè)各效間的壓強(qiáng)降相等，則總壓強(qiáng)差為：P=式中/ =P1-PK/=501.3-30.4=470.9KPaP - 各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸氣壓強(qiáng)之差KPa ，第一次加熱蒸氣的壓強(qiáng) KPa 末效冷凝器中的二次蒸氣的壓強(qiáng) KPa各效間的壓強(qiáng)差可求得各效蒸發(fā)室的壓強(qiáng) 即P1/=P1- Pi=501.3-470.9/3=344.3KPaP2/ =P1-2 Pi=501.3-2 470.9/3=187.4KPaP3/=Pk/=30.4KPa由各效的二次蒸汽壓強(qiáng)從手冊(cè)中查得相應(yīng)的二次蒸汽溫度和汽化

14、潛熱列與下表中 :第一效第二效第三效二次蒸汽壓強(qiáng) Pi/(KPa344.3187.430.4二次蒸汽溫度 Ti/( ( 即下一效加熱蒸汽溫度 138.2117.966.8二次蒸汽的汽化潛熱 (即下一效 加熱蒸汽的 ri/2154.12197.52332.8多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計(jì)算：有效總溫度差式中有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，。第一效加熱蒸氣的溫度，。 冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的飽和溫度，。 總的溫度差損失，為各效溫度差損失之和，=/+/+/式中 / - 由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失，/- 由于蒸發(fā)器紅溶液的靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失，/ 由于管道流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)

15、降而引起的溫度差損失，22 1各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失/杜林規(guī)則 dnhring srule ) : 某種溶液的沸點(diǎn)和相同壓強(qiáng)下標(biāo)準(zhǔn)液體一般為水)的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系。在以水的沸點(diǎn)為橫坐標(biāo)，該溶液的沸點(diǎn)為縱坐標(biāo)并以溶液的濃度為參數(shù)的直角坐標(biāo)圖上，可得一組直線，稱為杜 林直線。附錄五位 NaOH水溶液的杜林線圖。利用杜林線圖，可根據(jù)溶液的濃度及實(shí)際壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)查出相同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)，從而可以得出 / 值。根據(jù)杜林規(guī)則也可以計(jì)算液體在各種壓強(qiáng)下沸點(diǎn)的近似值。此法的義舉世：某液體在兩種不同壓強(qiáng)下兩沸點(diǎn)之差 )，與水災(zāi)同樣壓強(qiáng)喜愛；兩沸點(diǎn)之差 )，其比值為一常數(shù)，即 ) / ；所以，

16、不要杜林線圖也可以計(jì)算出溶液的 / 值。我們的設(shè)計(jì)是根據(jù) Ti/( 即相間壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn) 和各效完成液濃度 xi由附錄NaOH 水溶液的杜林線圖查得各效溶液的沸點(diǎn)tAi分別為 :tA1=143.8。 tA2=126.2。 tA3=84.8 。則 =143.8-138.2=5.6 =126.2-117.9=8.3 =84.8-66.8=18.0 所以 =5.6+8.3+18.0=31.9 222各效由于溶液靜壓強(qiáng)所因引起的溫度差損失 由于蒸發(fā)器中溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失 某些蒸發(fā)器在操作時(shí)，器內(nèi)溶液需維持一定的液位，因 而蒸發(fā)器中溶液內(nèi)部的壓強(qiáng)大于液面的壓強(qiáng)，致使溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)較液面處的為高，

17、二者之差即為因溶液靜 壓強(qiáng)引起的溫度差損失 ，為簡(jiǎn)便起見，日夜內(nèi)部的沸點(diǎn)可按液面和底層的平均壓強(qiáng)來查取，平均壓強(qiáng)近 似按靜力學(xué)方程估算：p =p/+pm=p+式中 pm蒸發(fā)器中液面和底層的平均壓強(qiáng)， pap/二次蒸氣的壓強(qiáng)，即液面處的壓強(qiáng)，pa溶液的平均密度，-液層高度g- 重力加速度，根據(jù)pm=p/+取液位高度為 1M由 NaOH 水溶液比重圖可得下列數(shù)據(jù)3NaOH水溶液密度 (Kg/m 3Pm1=344.3+=349.6KPaPm2=187.4+=193.0KPa=36.7KPaPm3 = 30.4+根據(jù)各效溶液平均壓強(qiáng)查得對(duì)應(yīng)的飽和溶液溫度為=138.8 。 T=118.9。 T=72.

18、2 式中根據(jù) =- 根據(jù)平均壓強(qiáng)求取的水的沸點(diǎn)，- 根據(jù)二次蒸氣壓強(qiáng)求得水的沸點(diǎn)所以 1= T- T =138.8-138.2=0.6 2= T- T =118.9-117.9=1.0 3= T -T =72.2-66.8=5.4 =0.6+1.0+5.4=7.0 22 3由經(jīng)驗(yàn)不計(jì)流體阻力產(chǎn)生壓降所引起的溫度差損失由于管道流體阻力產(chǎn)生的壓強(qiáng)降所引起的溫度差損失在多效蒸發(fā)中末效以前各效的二次蒸汽流到次一效的加熱室的過程中由于管道阻力使其壓強(qiáng)降低蒸汽的飽和溫度也相應(yīng)降低由此引起的溫度差損失即為，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)其值可以省略。=0根據(jù)以估算的各效二次蒸汽壓強(qiáng) 及溫度差損失，即可由下式估算溶液各效溶液的沸點(diǎn)

19、 t 所以總的溫度差損失為=+ 溶液的沸點(diǎn) ti=Ti/+=31.9+7.0+0=38.9 5.6+0.6+0=6.2 所以各效溶液沸點(diǎn)：t1=138.2+6.2=144.4 ， t2=117.9+9.3=127.2 ， t3=66.8+23.4=90.223加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的計(jì)算第 i 效的焓衡算式為：有上式可求得第 i 效的蒸發(fā)量 . 若在焓衡算式計(jì)入溶液的能縮熱及蒸發(fā)器的熱損失時(shí)，尚需考慮熱利用 系數(shù) 一般溶液的蒸發(fā)， 可取得 0.94-0.7 x式中 x 為溶液的濃度變化，以質(zhì)量分率表示）。第 i 效的蒸發(fā)量 的 計(jì)算式為W2=式中-第 i 效的加熱蒸汽量，當(dāng)無額外蒸汽抽出

20、時(shí)=- 第 i效加熱蒸氣的汽化潛熱第i效二次蒸氣的汽化潛熱 原料液的比熱- 水的比熱 分別為 第 i 效及第 i-1 效溶液的沸點(diǎn) 第 i 效的熱利用系數(shù)無因次，對(duì)于加熱蒸氣消耗量，可列出各效焓衡算式并與式 解而求得。第一效的焓衡量式為 :W 1=cp0=3.8644KJ/(Kg. ，cpw=4.2035 KJ/(Kg. 所以W 2= 熱衡算式為第三效的0.94-0.7(0.174-0.125=0.9057W3=W3=0.7456 W 2-0.0568W 1+237.93(c又W1+ W2+ W 3=3038.2(d聯(lián)立 (a,(b,(c,(d 式,解得 :W 1=1057.9Kg/hW 2=

21、1032.6Kg/hW 3=947.7Kg/hK的確定D1= 1169.0 Kg/h24 蒸發(fā)器的傳熱面積和有效溫度差在各效中的分布以及傳熱系數(shù)任意一效的傳熱速率方程為Si=式中 -第i效的傳熱速率， W。 第i效的傳熱系數(shù)， W/m 2,) .-第i效的傳熱溫度差，Si 第i效的傳熱面積， m2在三效蒸發(fā)中，為了便于制造和安裝，通常采用各效傳熱面積相等的蒸發(fā)器，即 S1=S3=S3=S 若求得的傳熱面積不相等，應(yīng)根據(jù)各效面積相的原則重新分配各校的有效溫度差。方法如下： 總的傳熱系數(shù) K ；稱為公式 A)式中 ， - 管外蒸汽冷凝傳熱系數(shù)與管內(nèi)液體沸騰傳熱系數(shù)， 管外和管內(nèi)的污垢熱阻， 管壁的

22、導(dǎo)熱系數(shù)， 管壁的厚度， ， ， 加熱管的外徑、平均直徑與內(nèi)徑，計(jì)算 K0 值主要在于求取關(guān)內(nèi)溶液的沸騰傳熱系統(tǒng) 。該值受溶液的性質(zhì)、蒸發(fā)器的類型、沸騰傳熱 的形式伊基蒸發(fā)操作的條件等許多因素的影響。因此，一般沸騰傳熱膜系數(shù)關(guān)聯(lián)式的準(zhǔn)確度較差。Q1=D 1r1=984.3 2113=1.94 Kg/h=T 1-t1=151.8-145.8=6.0 查得RS0=0.8610-4m2 .K/W , R Si=3.4410-4m2K/W,取規(guī)格為 的加熱管 則d0=38mm,di=38-2.5 =33mm,d m=,b=2.5mm第一效：蒸汽在垂直管外的冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)假設(shè)壁溫 tw1=150，特性

23、溫度 t= =10806.6驗(yàn)算 :Re=398.5 其中,： - 沸騰液體與其蒸汽間的表面壓力 ,N/m。 液體的導(dǎo)熱系數(shù) ,W/ m.k 。 P 二次蒸汽壓力 ,Pa。c L液體的比熱 ,J/Kg.K 。r 液體的汽化潛熱 J/Kg。 液體的密度 Kg/m 3。蒸汽的密度 Kg/m3 液體的動(dòng)力粘度 Pa s。水的動(dòng)力粘度 Pa.s。 管壁與沸騰液體間的傳熱溫差 K。C 與表觀液面高度百分比 h有關(guān)的系數(shù)。h: 加熱管內(nèi)含純液柱高度占總管長(zhǎng)的百分比。對(duì)一效查得：=0.07943 N/m ，P =344.3K Pa ，C=0.33，cL=3813.1J/Kg.K 。=0.7036W/ m.k

24、3。3。-3 -3=2154.1KJ/Kg 。=1090.5Kg/m 3。 =1.87807Kg/m 3。 =0.194 4 10 Pa.s。 =0.534 5 10 Pa s。=150-144.4=5.6K 。帶入上式解得：1=5903.9帶入公式 A）得K 1=1082.3檢驗(yàn) ， 帶入數(shù)據(jù)解得 tw=149. 9， 與假設(shè)基本相同，故不必重算。所以K1=1082.3第二效：假設(shè)tw=135 ，特性溫度 t=0.25=9221.7驗(yàn)證： Re=529.9 2000 ，所以2=9221.7由經(jīng)驗(yàn)公式因?yàn)?t=135+127.2 )/2=131.1對(duì)二效查得：=0.08359 N/m ， P=

25、187.4 KPa， C=0.33 ， cL =3738.0J/Kg.K 。=0.7090W/ m.k。 r3 。3 。-3 -3=2197.5KJ/Kg 。=1142.4Kg/m 3。 =1.06027Kg/m 3。 =0.2233 10 Pa.s。 =0.6925 10 Pa s。=135-127.2=7.8 K 。帶入上式解得：2=5443.8帶入公式 /2=136.25 t=138.2-135.3=2.9 由 t=136.25 查得3 -3=0.6853 ，密度 =928.93Kg/m 3 ，粘度 =0.2065 10 Pa s，又 =2154.1Kj/Kg根據(jù)式 2 =得： 2 =9

26、454.3驗(yàn)證：驗(yàn)證： Re=493.12000 ，所以 2=9454.1因?yàn)?t=135.3+127.2 )/2=131.25=0.08359 N/m ， P=187.4 KPa， C=0.33 ， cL =3738.0J/Kg.K 。=2197.5KJ/Kg 。=1142.4Kg/m 3。 =1.06027Kg/m 3=135.3-127.2=8.1K 。對(duì)二效查得：。 -3。 =0.2233 10 Pa.s。=0.7090W/ m.k 。 r=0.6925 10-3 Pa s。根據(jù)公式：得 2=5653.1 由公式 A) 計(jì)算得到K 2=1057.3檢驗(yàn)與假設(shè)基本相同，故不必重算。所以

27、第三效帶入數(shù)據(jù)解得 tw=135.2，K2=1057.3根據(jù)式 3 =假設(shè) tw3=110， 導(dǎo)熱系數(shù)=0.6846， Re2000 ，驗(yàn)證： Re=特性溫度 t= =7114.6驗(yàn)證： Re=由t=110+90.2 ) /2=100.1 =817.5 2000 ，所以 2=7114.6=0.0855 N/m ， P=30.4 KPa， C=0.33 ， cL =3638.30J/Kg.K 。 =2332.8KJ/Kg 。=1275Kg/m 3。=0.19326Kg/m 3。=0.2832 10-3 Pa.s。=110-90.2=19.8K 。經(jīng)驗(yàn)公式 :對(duì)三效查得：=0.7090W/ m.k

28、 。 r-3=1.555 10 Pa s。帶入上式解得：3=4383.8 帶入公式 A) 得K 3=961.6檢驗(yàn) 帶入數(shù)據(jù)解得 tw=110.0，與假設(shè)基本相同，故不必重算。所以K3=961.6即K1=1082.3 差別不大，優(yōu)化效果不明顯， 分別帶入公式：,K2=1057.3故用經(jīng)驗(yàn)值，,K3=961.6K1=1860。因?yàn)閰?shù)太多，值查的不準(zhǔn)，計(jì)算的 K 值,K2=1280,K3=700Si=1-平均傳熱面積 :S= 重新分配有效溫度差=38.26m 2得到S1=S2=S3=誤差為： 誤差較大，故應(yīng)調(diào)整各效的有效溫度差，重復(fù)上述步驟。25溫差的重新分配與試差計(jì)算251重新分配各效的有效溫

29、度差，=252 重復(fù)上述計(jì)算步驟：2521 由所求各效蒸汽量求各效溶液濃度X1=。X2=，X3=0.3 ，2522 計(jì)算各效溶液沸點(diǎn) 末效溶液沸點(diǎn)和二次蒸汽壓強(qiáng)保持不變 , 各種溫度差損失可視為衡值，故末效溶液的沸點(diǎn)=90.2. 而 =23.53 , 則 第 三 效 加 熱 蒸 汽 溫 度 151.8134.5107.93有效溫度差 ( 9.4612.9323.532523各效焓衡算 : 二次蒸汽的汽化潛熱和二次蒸汽溫度Ti/( ( 即下一效加熱蒸汽 溫度 如下表：效數(shù)第一效第二效第三效二次蒸汽溫度 Ti/( 即下一效加熱蒸汽 溫度135.67113.7366.8二次蒸汽的汽化潛熱 (即下一效

30、加熱蒸汽的 ri/2161.32222.32332.8第一效：=0.940.7 =0.8595W3=0.859 5Kg/hW3=211.14 0.0482 W 1+ 07705W 2 因?yàn)椋?W 1+ W2+ W3=3038.2Kg/h得：W 1=1047.1Kg/h ， W 2=1023.4Kg/hW3 =967.7 Kg/h ， D=1165.4Kg/h 與第一次熱量恒算所得結(jié)果：W 1=1057.9Kg/h ，W2=1032.6Kg/h ，W3 =947.7Kg/h 比較并計(jì)算誤差得=0.0103， =0.009 ， =0.0021 相對(duì)誤差均在誤差允許范圍之內(nèi)股計(jì)算得各效蒸發(fā)面積合理。

31、其各效溶液濃度無明顯變化不必再算。 2524計(jì)算各效傳熱面積S1=S2=1-=1 36.27/38.15=0.049 151.8135.67113.7366.8操作壓強(qiáng) Pi/ (KPa319.6162.630.430.4溶液沸點(diǎn) ti142.22122.7490.2完成液濃度 （%13.018.530.0蒸發(fā)水量 Wi Kg/h1047.11023.4967.7生蒸汽量 D Kg/h1165.4傳熱面積 Si m237.1837.1837.18表中 Pi/ 按T1/ =T2 =135.67查得, P 2/按 T2/ =T3 =113.73 查得 ,Pk/P3/ =30.4KPa 第三章 Na

32、OH 溶液的多效蒸發(fā)優(yōu)化程序部分31 具體的拉格朗日乘子法求解過程具體的拉格朗日乘子法求解過程如下：1 ）先輸入筆算得相關(guān)數(shù)據(jù) 。計(jì)算總的蒸發(fā)量（3） 根據(jù) Tpm3 ，Ta3，T3 德具體數(shù)值計(jì)算相關(guān)量 b視為不便的量。（ 4） 在輸入筆算的第一效和第二效蒸氣的汽化潛熱為程序內(nèi)部循環(huán)作準(zhǔn)備（5 ） 根據(jù)公式 w1=w/（1+r1/r2+r1/r3 。 w2=w/（1+r2/r1+r2/r3 。w3=w-w1-w2 。D1=w3*r3/R0 。計(jì)算分別算出各效蒸發(fā)量并求出生蒸汽的量（6） 根據(jù)公式 x1=f*x0/（f-w1 。 x2=f*x0/（f-w1-w2 。進(jìn)一步求出第一效和第二效的濃

33、度（ 7） 根據(jù)根據(jù)拉格朗日乘子法，求出各效溫度差損失dt1、dt2、 dt3。（8利用經(jīng)驗(yàn)公式 R1=（2466904.9-1584.3*T1-4.9*T1*T1/1000 。 R2=（2466904.9-1584.3*t1- 4.9*t1*t1/1000 。求變化后的第一效和第二效蒸氣的汽化潛熱。當(dāng)滿足條件時(shí)退出循環(huán)并開始計(jì)算面積，同 時(shí)求出費(fèi)用，如果不滿足條件就自動(dòng)傳遞變量第一效和第二效蒸氣的汽化潛熱，重新進(jìn)入循環(huán)直至滿足條件9）分別計(jì)算年生蒸汽費(fèi)用，蒸發(fā)器年折舊維修費(fèi)用和整孔系統(tǒng)費(fèi)用。并考慮節(jié)省的費(fèi)用。32 程序內(nèi)部變量說明程序內(nèi)部變量說明：a0-計(jì)算年蒸汽費(fèi)用時(shí)的常量0.018,a 雙精度變量 ,A3- 面積的一維變量 ,b- 計(jì)算年蒸汽費(fèi)用時(shí)的常量 00.000146,b- 雙精度變量 ,B蒸發(fā)器用不銹鋼市場(chǎng)鋼材價(jià)格 ,40000c0- 水的比熱容 ,c1- 電費(fèi) 0.5,c2- 動(dòng)力費(fèi)附加系數(shù) ,c 雙精度變量 ,d- 雙精度變量 ,D1- 生蒸汽 -雙精度變量dt1,dt2,dt3, 分別為溫度差變量e 循環(huán)控制常量 0.00001,E- 雙精度變量 ,f- 溶液流量 ,fc- 蒸發(fā)器念折舊及維修率0.15,h 雙精度變量 ,H3- 增資系數(shù)的一維變量k1,k2,k3 各效總的傳熱系數(shù)L- 雙精度變量 ,M- 雙精度變量 ,N- 雙精度變量