蒸發(fā)裝置的設計

蒸發(fā)裝置的設計

蒸發(fā)裝置的蒸發(fā)室或蒸發(fā)室用于分離二次蒸汽。蒸發(fā)室直徑的大小,決定了蒸汽的流動速度。蒸汽流動速度大,帶走的霧沫多,反之,帶走的霧沫少。蒸發(fā)室?guī)ё叩撵F沫量,以除霧系數表示(又稱“凈化系數”),即蒸發(fā)的二次蒸汽量,與帶走的霧沫量的比例。除霧系數的大小,除與蒸發(fā)室的結構、直徑有關外,還與二次蒸汽的壓強、比重有關:真空蒸發(fā)時,蒸汽的比容大,流速高,更容易帶走霧沫。但除霧不能只靠蒸發(fā)室本身的除霧功能(稱空腔除霧),要提高除霧效率,必須依靠專業(yè)的除霧裝置——除沫器。除沫器可以按裝在蒸發(fā)室內,也可以按裝在二次蒸汽出口處。除沫器有多種類型,效率各異。蒸發(fā)室若要提高除霧效率,必須把蒸發(fā)室的空腔除霧效果和除沫器的除霧效果結合起來。1蒸發(fā)室閃蒸室的設計計算1.1蒸發(fā)室的空腔除霧系數根據前人的研究,蒸發(fā)室的除霧系數(稱空腔除霧系數),與蒸發(fā)室的蒸汽質量速度有函數關系,圖示如下:圖1中,Y為蒸發(fā)室空腔除霧系數G為蒸汽質量速度kg/m2*hρ?為霧沫比重kg/m3ρυ為二次蒸汽比重kg/m3舉例:某強制循環(huán)蒸發(fā)器的蒸發(fā)量為3718kg/h,飽和溫度為40℃,蒸汽比重0.0512kg/m3,求取蒸發(fā)室的直徑。蒸發(fā)室的空腔除霧系數通常取300,查上述圖線,在空腔除霧系數300時,蒸汽質量速度的關系式的函數值為140m/h式中,ρυ為二次蒸汽比重kg/m3,ρ?為霧沫比重kg/m3。蒸發(fā)室計算直徑D=[3718/1206.3*0.785]1/2=1.98m,取蒸發(fā)室直徑為2.0m質量速度函數式G/[ρυ(ρ?-ρυ)]1/2m/h蒸發(fā)室直徑的設計,對于有結晶析出的溶液蒸發(fā),除了考慮除霧系數外,還要考慮到蒸發(fā)后達過飽和狀態(tài)的結晶液,在蒸發(fā)室內要消除過飽和度,讓結晶顆粒成長,需要一定的時間。因此對結晶蒸發(fā)室直徑的設計,要根據結晶液在蒸發(fā)室內停留時間的需要,與蒸發(fā)室高度同時計算。1.2蒸發(fā)室冷液蒸發(fā)空間高度,按杜馬什涅夫的液滴拋物線理論,蒸發(fā)空間高度需要2~2.5米。但如果循環(huán)液進口設計在蒸發(fā)室液面以上向下噴發(fā),則不會發(fā)生沸騰拋液,空間高度可以縮小為1.5~1.8米。液面以下的儲液量只需考慮循環(huán)泵的緩沖需要。對蒸發(fā)結晶設備,則需要與蒸發(fā)室直徑通盤考慮,擴大結晶液體的容量,以增加蒸發(fā)結晶液在罐內的停留時間,使其達到12秒~30秒。1.3循環(huán)泵總汽蝕和循環(huán)泵總汽蝕強制循環(huán)蒸發(fā)器所配備的循環(huán)泵,是在沸騰液中運行,必須計算所須的沸騰液的倒灌高度。在滿足倒灌高度的情況下,循環(huán)泵才不會汽蝕。在沸騰液中運行的循環(huán)泵倒灌高度按以下計算式計算:葉輪最大動壓降:Δh=10*[(n*Q0.5)/C]4/3m倒灌高度:H灌=1.3Δh+hcm式中:n為循環(huán)泵的轉速rpmQ為循環(huán)泵的流量m3/sC為循環(huán)泵的汽蝕比轉速,在800~1000內選取Hc為循環(huán)泵吸入管道的流動阻力m2除塵器設計要點前已論述,蒸發(fā)室擴大直徑,可以提高蒸發(fā)室的空腔除霧系數。但要大幅提高除霧效果,必須設計除沫器。除沫器的基本類型有三種:慣性式、離心式、微流式。2.1慣性器濾過方式變慣性式除沫器是最原始的除沫器,是依靠霧沫隨氣流流動的慣性,在改變流動方向中撞擊器壁,而形成液膜分離。慣性除沫器凈化系數低,阻力大。由于安裝簡便,目前不少企業(yè)還在應用。慣性式除沫器的結構圖如圖2a所示。2.2單次蒸汽管路按裝旋風除沫器有內旋風和外旋風之分。外旋風除沫器凈化系數高,結構簡單,但壓損較大,須在二次蒸汽管路上按裝。見圖2b。內旋風除沫器凈化系數比外旋風除沫器稍低,但阻力損失略小,在蒸發(fā)室內安裝,結構圖如圖2c所示。旋風式除沫器的設計關鍵是二次蒸汽的進口流速。常壓下一般按11~23米/秒設計,真空下最高可按50米/秒設計。進口流速高,除沫效率高,但阻力增大。2.3微流式除塵器的結構絲網除沫器是微流式除沫器中效率最高的一種。見圖2d。絲網除沫器有標準型、高效型、高穿透型等三種型號,具有不同的臨界流速和阻力。臨界流速是指允許穿透絲網的氣體的最大流速,高于此流速,絲網表面的液體層不會成液滴流下,而會隨氣流波動,此速度也稱為除沫器的“液泛速度”。除沫器的允許操作流速是“液泛速度”的0.8倍。液泛速度計算如下:式中ρiρs溶液、氣體的比重m3/kgK1液泛系數:標準型0.116、高穿透型0.128、高效型0.108。操作氣速V=0.8Vmaxm/s用25*25瓷環(huán)作填料的微流除沫器,簡單有效,但填料高度必須在450mm以上,才有很好的效果。微流式除沫器結構緊湊,除霧效果好,流體阻力小?？梢匝b在蒸發(fā)器二次蒸汽出口處,也可以在蒸發(fā)器體內設計安裝。但如用在有結晶析出的蒸發(fā)結晶器內,容易被結晶堵塞。選用比較不容易堵塞的百葉窗除沫器較好。百葉窗除沫器的結構圖如圖2e所示。用百葉窗除沫器,也必須在其上方設置噴洗裝置,以便定期清洗除沫器葉片內的結晶物。2.4三個代表性泡沫去除器的性能列表如下2.5微流式除塵器根據對除沫器性能的比較,以旋風式和微流式為最佳。旋風