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讲述多效蒸发流程与计算

2018-05-14 17:06:08 点击数:

导言

多效蒸腾是由多个蒸腾器串联组合而成的换热体系。多效蒸腾流程中,各效的操作压强及溶液沸点均顺次下降,前效的二次蒸汽作为后效的加热蒸汽,即后效的加热室等同于前效二次蒸汽的冷凝器,进程中仅榜首效需耗费生蒸汽,故而提高了蒸汽利用率。

1 操作流程

依据溶液与蒸汽相对流向的不同,多效蒸腾操作流程(以三效为例)一般有:并流(顺流)加料蒸腾流程、逆流加料蒸腾流程及平流加料蒸腾流程。

1.1并流加料蒸腾流程

溶液和蒸汽的流向相同,都由榜首效次序流至末效,称为并流加料法,如图1所示。并流加料流程中,因后效蒸腾室压强、沸点低于前效,在效间压强差作用下即可实现溶液的效间运送,并自蒸腾发生二次蒸汽。但溶液浓度的逐效添加会使蒸腾器的传热系数逐效下降,然后影响蒸腾作用,因此高粘度溶液不适合选用此法。

1.2 逆流加料蒸腾流程

溶液和蒸汽的流动方向相反,称为逆流加料法,如图2所示。逆流加料流程中,溶液浓度沿流动方向不断添加的一起,温度也逐渐升高,因此各效传热系数相差不大。溶液的效间运送需凭借泵,因此能量耗费较大,且二次蒸汽量也低于并流加料。此法适于处理黏度随温度和组成改变较大的溶液,不宜处理热敏性溶液。

1.3 平流加料蒸腾流程

蒸汽流向由榜首效流至末效,料液则每效独自进出,称为平流加料法,如图3所示。伴有结晶分出的蒸腾进程适宜选用此流程。

2 多效蒸腾的核算(以三效为例)

蒸腾体系的核算选用物料平衡、焓衡算和传热速率三个方程,手算联立方程求解多效蒸腾方程较为繁琐,一般先作简化和假定,选用试差法进行核算。

已知条件:质料液流量F、浓度x0和温度t0,生蒸汽压强p1(T1),冷凝器真空度p3′(T3′),末效完结液浓度x3。

需求解:生蒸汽耗费量D,各效的蒸腾量Wi,各效的传热面积Si,各效的浓度xi,各效的沸点ti。

以三效为例(并流),且一般三效

S1= S2= S3

2.1 核算总水分蒸腾量

物料衡算:

F x0 =(F – W)x3 → W = F(1– x0 / x3)

2.2初步断定各级浓度

各效浓度和各效水分蒸腾量互为函数,因此先假定各效蒸腾水分。

(1)平均值法 Wi = W / 3

(2)并流加料经验值法

二级 W1 : W2 = 1 : 1.1

三级 W1 : W2 : W3 = 1 : 1.1 : 1.2

则各效物料衡算:

一效 F x0 =(F – W1)x1 → x1 = F x0 /(F – W1)

二效(F – W1)x1 =(F – W1 – W2)x2

→ x2 =(F – W1)x1 /(F – W1 – W2)= F x0 /(F - W1 – W2)

2.3初步断定各效沸点

(1)假定沿蒸汽流向各效压强降持平,则:

∆p =(p1 – p3′)/ 3

(2)由各效浓度查表并经核算求得各效操作压强下溶液的沸点升高及温度差丢失∆′、∆″。

(3)核算各级沸点:

2.4 核算各效有用温差

理论总温度差 ΔtT = T1 – T3′

总温度差丢失 ∑∆=∑∆′ +∑∆″ +∑∆‴

总有用温度差 ∆t =∆tT –∑∆=(T1 – T3′)–∑∆

各效有用温度差 ∆t1 = T1 – t1

∆t2 = T2 – t2= T1′ – t2

∆t3 = T3 – t3= T2′ – t3

或总有用温度差 ∆t =∑∆ = ∆t1 +∆t2 +∆t3

2.5 由热量衡算核算各效水分蒸腾量

设蒸汽在冷凝温度下排出,疏忽稀释热及热丢失

一效:

Fh0 + D1H1 = D1hω1+(F – W1)h1 + W1H1′

D1(H1 – hω1)=(F – W1)h1 – Fh0 + W1H1′

其间(H1 – hω1)=γ1 ­—蒸汽汽化热

h0 = C0t0

h1 = C1t1

H1′ – Cωt1 =γ1′ ­—二次蒸汽汽化热

同系数(F – W1)C1 = FC0 – W1Cω

Q1 = D1γ1 = W1γ1′ + F C0(t1 – t0)

W1 = D1γ1 /γ1′+ F C0(t1 – t0)/γ1′ ①

二效:同理

(F – W1)h1 + D2H2

=(F – W1 – W2)h2+ D2hω2+ W2H2′

D2(H2– hω2)

=(F – W1 – W2)h2 –(F – W1)h1 + W2H2′

Q2 = D2γ2

=(F – W1)(h2– h1)+ W2(H2′– h2)

=(F – W1)(C2t2– C1t1)+ W2γ2′

由榜首效

(F – W1)(C2t2– C1t1)

=(FC0 – W1Cω)(t2 – t1)

W2 = D2γ2 /γ2′+(FC0 – W1Cω)(t2 – t1)/γ2′ ②

三效:

W3 =

D3γ3 /γ3′+(FC0 – W1Cω– W2Cω)(t3 – t2)/γ3′③

方程①、②、③与方程W = W1 + W2 + W3联立,即可求解不知道参数D、W1、W2、W3。

若为i效,则

Wi = Diγi /γi′+(F C0 – W1Cω– … – Wi-1Cω)(ti-1 – ti)/γi′

若考虑稀释热和热丢失,每效乘以热利用系数

η= 0.96 ~ 0.98

其间γi /γi′= αi ­—蒸腾系数

γi ­—1kg蒸汽冷凝放出的潜热

γi′ ­—发生1kg二次蒸汽所需吸收的热量

(ti-1 – ti)/γi′= βi ­—自蒸腾系数

Ci(ti-1 – ti)­—1kg溶液进入i效时因温度下降放出的热量

γi′­—发生1kg二次蒸汽所需吸收的热量

故比值αi表明1kg生蒸汽可蒸腾的水量,一般α=1;βi表明1kg二次蒸汽需吸收的热量

β> 0 高于沸点;β= 0 沸点进料;β< 0 冷液进料.

所以W = 生蒸汽蒸腾的水量+自蒸腾水量

2.6 有传热速率方程核算各效传热面积

如核算出的面积不持平,阐明前面假定的W1、W2、W3不合适,需从头假定核算,但此时可不从W开端,而从第四步从头分配各效温度差∆t1、∆t2、∆t3,由此从末效向前(因T3已定)从头核算各效沸点,重复过程2、3、4、5、6,直到试差核算的面积持平。

3 定论

1、榜首效(或单效)的加热蒸汽压强和冷凝器的操作压强各自相一起,多效蒸腾的总温度差丢失较单效蒸腾时为大,且效数越多,温度差丢失也越大。

2、多效蒸腾提高了加热蒸汽的利用率,即经济性,但生产能力和生产强度较单效时低。

3、蒸腾等量的水分时,多效蒸腾操作所需的加热蒸汽量较单效时小,故生产中需蒸腾很多水分的操作,宜选取多效蒸腾。

 

4、多效蒸腾的效数存在最佳值,最佳效数时单位生产能力的总费用最低。

无锡市民药化设备有限公司 版权所有(C)2013 本站关键词:浓缩设备,蒸发结晶器,废水蒸发器,多效蒸发器,精馏塔,膜式蒸发器
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蒸发结晶器
结晶器的一种。构造和操作与一些蒸发器(悬筐式蒸发器、强制循环蒸发器)相同,溶剂在减压下加热蒸发,溶液达到过饱和而析出结晶。有时先在蒸发器中使溶液浓缩,然后将其倾注于另一结晶器中,以完成结晶过程。

废水蒸发器
废水蒸发器 针对化工有机废水高盐分高浓度等特点,基于蒸发浓缩结晶的原理.采用多效减压蒸发浓缩结晶有机废水,对浓缩液中的盐分进行分离后,通过集盐器进行回收,浓缩液进行干燥回收或焚烧处理,,蒸发后的冷凝水一般通过后续的生化处理进行处理,可以实现废水排放的标准。

多效蒸发器
多效降膜蒸发器由各效加热蒸发器、各效分离器、冷凝器、热压泵、杀菌器、保温管、真空系统、各效料液输送泵、冷凝排水泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成。

精馏塔
是进行精馏的一种塔式汽液接触装置,又称为蒸馏塔。有板式塔与填料塔两种主要类型。根据操作方式又可分为连续精馏塔与间歇精馏塔。

膜式蒸发器
膜式蒸发器本设备根据物料性能可以逆流、顺流、错流三种,设备运行基本全部在负压状态进行,安全性能良好。

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