40万吨年NaCl蒸发工段设计——毕业设计

1、四川理工学院毕业设计 40万吨/年NaCl蒸发工段设计学生： 学号：专业： 班级： 指导老师： 四川理工学院材化学院2011年6月IV四川理工学院本科毕业设计 摘要摘要本设计为真空制盐中蒸发工段设计，涉及到流程选择与蒸发器设计。设计采用四效并流真空蒸发工艺，选择外加热强制循环蒸发器。本设计主要工艺流程为原料卤水进入加热室加热，通过循环泵进入蒸发室蒸发，排出盐浆和母液，二次蒸汽则进入下一效，冷凝水进入闪发桶闪发再利用。设计中包含物料衡算热量衡算与设备计算选型等部分，热量衡算部分为通过每一效进出口热量计算得到各效之间蒸发室蒸发水量关系，再由此得到传热面积。选型部分包括蒸发器和平衡桶闪发桶以及接管计

2、算选型，附带流程图与装配图。关键词：卤水；蒸发； 外加热强制循环蒸发器；四效并流AbstractThe design for the design of the vacuum salt in the evaporation section, related to process selection and evaporator design. Design uses four vacuum evaporation process efficiency and flow, select the external heating forced circulation evaporator. The

3、 design of the main raw material brine flow into the heating chamber to heat the circulating pump into the evaporation chamber by evaporation, and expel salt slurry and mother liquor, then the next secondary steam efficiency, condensing water into the flash in flash recycling barrel. Design contains

4、 material balance, heat balance calculations and equipment selection, and other parts, with flow and assembly drawing.朗读显示对应的拉丁字符的拼音Keywords：Brine ; Evaporation ; Exterior heating forcefully recycling evaporator ; Four effect and flow ;四川理工学院本科毕业设计 目录目录1.绪论11.1盐的产品特性11.2制盐工业发展史11.3我国制盐行业发展概况22.真空制盐蒸

5、发工段32.1概述32.2蒸发过程32.3蒸发操作的分类32.4蒸发工艺流程的选择42.5蒸发设备42.6蒸发器选型52.7四效并流强制循环蒸发工艺简述63工艺计算73.1计算依据73.2物料计算73.2.1总物料衡算73.2.2温度损失及有效温差计算93.3热量衡算103.3.1各种计算参数103.3.2衡算过程103.4传热系数的校核203.4.1一效传热系数校核203.4.2二效传热系数的校核213.4.3三效传热系数的校核233.4.4四效传热系数的校核253.4.5各效数据计算263.5热量与能量衡算总表274.设备的计算与选型294.1蒸发器型号294.2加热室的设计294.2.1

6、加热室尺寸294.2.2上循环管294.2.3下循环管304.3蒸发室的设计314.3.1蒸发器直径D314.3.2.高度H计算314.4盐脚尺寸的确定324.5循环泵324.6平衡桶及闪发桶计算。334.7各种管径的计算与选择344.7.1四效平衡桶与闪发桶间的接管344.7.2 溶液的进出口管344.7.3冷凝水出口管径354.7.4加热蒸汽进口与二次蒸汽出口管径354.8蒸发设备参数总表36设计评述37参考文献38附图纸38致谢词39四川理工学院本科毕业设计 绪论1.绪论1.1盐的产品特性盐又称作氯化钠，物理性质为：无色立方结晶，密度为2.165g/cm3 (25)。熔点800.7。沸点

7、1465。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨，不溶于盐酸。在空气中微有潮解性。盐是对人类生存具有重要意义的物质之一。盐是人们日常生活中不可缺少的食品，每人每天需要610克盐才能保持人体心脏的正常活动、维持正常的渗透压及体内酸碱的平衡，同时盐是咸味的载体，是调味品中用得最多的，号称“百味之祖(王)”。放盐不仅增加菜肴的滋味，还能促进胃消化液的分泌，增进食欲。盐还是化学工业的重要源料，它可制成氯气、金属钠、纯碱（碳酸钠）、重碱（碳酸氢钠、小苏打）、烧碱（苛性纳、氢氧化钠NaOH）和盐酸（HCl）。这些产品的用途极为广泛，它们涉及到国民经济各个部门和人们的衣、食、住、行各个方面。(纯碱和小苏打都是属于盐

8、(酸式盐)并不是碱不要因为说是纯碱和重碱就以为他是碱 由盐制盐这种反应称呼为交换反应 治金属就会用到置换反应比如用铁来置换硫酸铜溶液的铜)。1.2制盐工业发展史制盐工业是历史悠久的工业。蒸发卤水制盐的初始阶段是日晒制盐，相传我国虞舜时期已始，欧洲的意大利也在安卡斯，马特斯时期开始日晒制盐。制盐工业的第二阶段是敞口锅直接火加热，此法历史悠久，一直沿用至今。真空制盐是蒸发制盐发展的第三阶段，一般是多效加压和真空并用蒸发制盐的简称。单效真空蒸发器，一八一二年由霍华德(Howard)在英国利物浦(Liverp001)一家制糖厂初建。直至一八八七年，单效真空蒸发罐才由约瑟夫·M·邓肯

9、(JosephMDuncin)于纽约州银泉(SilverSprings，NY)首次用于制盐工业。第一套多效蒸发罐于一八三四年已用于制糖工业，但直至一八九九年多效蒸发罐才在美国曼尼斯蒂(Manistee)首次用于制盐工业。其它国家则使用更晚。一九OO年以后，多效真空蒸发制盐才得到大力发展。从真空制盐的发明到现在，多效蒸发仍是主要的制盐方法，只不过在下列诸方面不断地改进而已。(1)发展离子交换膜浓缩海水，使淡化与制盐相结合。迄今日本采用离子交换膜制盐(卤)的已有八家公司，年生产能力已占日本总产量的五分之一。在国外，已有二十个日产四千吨以上的海水淡化厂，有十几个国家的一百多个单位在研究海水淡化和综合

10、利用问题。(2)设备大型化、操作自动化。目前，国外最大的真空制盐厂建于意大利的希罗·马纳里·卡拉布虫亚，产盐量为每年一百五十万吨，每班定员仅三人。美国计划建立最大的制盐蒸发罐直径为十五米，每个罐有四台加热室，每台加热面积二千六百平方米，饱和卤水制盐的年生产能力约四百万吨。美国里特曼盐场，从卤水进罐到成品盐包装，完全是自动化操作，每班定员仅二人(3)采用体积小，效能高的单元设备。罗马尼亚佛尔恰化工联合企业氯碱车间制盐工段采用瑞土埃切维斯制造的离心机，转鼓直径五百毫米，生产能力高达每小时二十二吨。对于蒸发设备也在不断改进，力求提高生产强度。(4)努力提高热经济。国外真空制盐厂普

11、遍采用供热，式发电机组和真空蒸发制盐配套，利用背压蒸汽，作制盐蒸发罐的加热蒸汽，使蒸汽二次使用，提高热利用率，降低生产成本。(5)解决严重的腐蚀问题。卤化物在高温下腐蚀严重，目前，世界上一般倾向采用耐腐蚀性强的金属或合金作加热管和设备衬里材料，如铜、铜镍合金，钛材等。(6)重视卤水净化，以提高盐质和产盐量，并结合卤水净化，发展综合利用。1.3我国制盐行业发展概况我国是目前世界上最大的原盐生产国与消费国之一。原盐生产增长幅度保持在两位数较高水平，是世界上原盐产业发展最快的国家。亚洲地区原盐产量己经超过7000万吨，约占世界盐总产量的30%是世界盐业贸易交易量最活跃的地区。全球盐业贸易的一半发生在

12、亚洲市场。2005年我国原盐产量为4579万吨，同比增长16.3%，加上进口量400万吨，共计4979万吨，是亚洲盐消耗量的70%， 2006年盐产量也达到5403万吨。按15%的增长速度，到2010年我国原盐产量将达到7000万吨左右。我国原盐工业的快速发展，主要得益于快速增长的两碱工业和聚氯乙烯工业。下游行业的强劲需求与良好的市场环境，有利地促进了国内原盐工业的发展。我国原盐不包括地方小型企业，主要生产厂家有172家，原盐为海原盐和内陆原盐两大类。 现在我国的制盐工业装置能力和实际产量已经是世界第一的位置。我国盐业近几年的快速发展主要是山于两碱工业产业拉动所至。山于近几年离子膜氯碱装置相继

13、投产，而这类装置对盐质要求较高，直接刺激了真空盐的市场需求。装置大型化使真空盐的生产能力得到大幅度提高，至2006年我国真空盐装置将新增26套，装置能力约为950.5万吨/年，主要分布四川、重庆、湖北、湖南、江西、河南等传统意义上的井矿盐区，也有向海湖盐区扩展的趋势，预计今后几年还有扩产计划的制盐企业约有7家，还将新增产能约470万吨/年。因此，据估算仅我国真空制盐生产能力将在2010年前达到2000万吨/年。44四川理工学院本科毕业设计 真空制盐蒸发工段2.真空制盐蒸发工段2.1概述卤水蒸发是真空制盐的主要过程。卤水由于蒸汽的加热而在蒸发罐内沸腾，一部分水被汽化，氯化钠则因水分的不断蒸发而从

14、溶液中结晶析出。蒸发是一热过程，它必须靠热能的不断供给和二次蒸汽的不断排除(冷凝)才能进行2.2蒸发过程以下为卤水蒸发过程所涉及的传热等相关过程：传热性质:传热壁面一侧为加热蒸汽冷凝另一侧进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。溶液性质:有些溶液蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐增强。溶液沸点的改变:含有不挥发溶质的溶液其蒸发压较同温度下溶剂的较低，即在相同压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，故当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。溶液的浓度越高这种现象越明显。泡沫夹带:二次蒸汽中夹带大量的液沫

15、冷凝前必须设法除去，否则不但损失物料，而且要污染冷凝设备。能源利用:蒸发时产生大量的蒸汽，如何合理利用它的潜热是蒸发操作中要考虑的问题。2.3蒸发操作的分类蒸发按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。按操作压力可以分为常压、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点：（1

16、）、在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积；（2）、可以利用低压蒸气作为加热剂；（3）、有利于对热敏性物料的蒸发；（4）、操作温度低，热损失较小。在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作2.4蒸发工艺流程的选择卤水的蒸发一般采用加压与真主并用的多放蒸发，以提高热效率，减少加热蒸汽的消耗量，并增设卤水预热器(有时还增设自蒸发器)，以回收各效冷凝水的热量。其效数的确定取决于有效温度差，热经济与设备投资费用。制盐生产巾一般加热蒸汽为5公斤厘米，温度15

17、末效压力016斤厘米温度为455，总温而有效温差还需减去各种温度损失j这部分温度损失平均约为12，传热推动温差应大于6，则各效所需最低理论温差为18，蒸发效数即为：根据经验数据，蒸发1吨水分，所消耗的加热蒸汽量约为下列数值：单效蒸发设备为11吨，双效为057吨，三效为04吨，四效为03吨，五效为027吨等。由此可见，自单效改为双效时，加热蒸汽的节约为50，白四效改为五效时，其节约程度已降至10。效数的增加，带添加设备费用，增加生产中的动力消耗与运行费用，并由于增加传热过程的湿度差损失，而降低整套设备的生产能力。因此，当再添一效蒸发设备有效温差的分配小于l 8或增加的设

18、备和操作费用不能与单位产品所节省的加热蒸汽的收益相抵时，即达到效数的限度。在制盐工业中卤水蒸发一般都采用四效加压与真空并用的蒸发流程。2.5蒸发设备蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。   蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：  由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两

19、大类： （1）循环型蒸发器   特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度。操作稳定。此类蒸发器主要有   a.中央循环管式蒸发器，   b.悬筐式蒸发器 c.外热式蒸发器， d.列文式蒸发器其中，前四种为自然循环蒸发器（2）单程型蒸发器 特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。   优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的  蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。   缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适

20、用于易结晶、结垢物料的蒸发。   此类蒸发器主要有:     a.升膜式蒸发器，     b.降膜式蒸发器，     c.刮板式蒸发器 d.强制循环蒸发器。2.6蒸发器选型本次设计采用外加热强制循环蒸发器：强制循环蒸发器由加热室，蒸发室和循环泵三主要部分构成，原料液由循环泵自下而上打入，沿加热室的管内向上流动。蒸汽和液沫混合物进入蒸发室后分开，蒸气由上部排出，流体受阻落下，经圆锥形底部被循环泵吸入，再进入加热管，继续循环。强制循环蒸发器用于避免在加热面上沸

21、腾的产品而形成结垢或产生结晶。为此，管中的流动速度必须高。当循环液体流过热交换器时被加热，然后在分离器的压力降低时部分蒸发，从而将液体冷却至对应该压力下的沸点温度。由于循环泵的原因，蒸发器的操作与温差基本无关。物料的再循环速度可以精确调节。蒸发速率设定在一定的范围内。在结晶应用中，晶体可以通过调节循环流动速度和采用特殊的分离器设计从循环晶体泥浆中分离出来。设备采用泵强制循环，具有蒸发速率高，浓缩比重大，特别适用于浓度或粘度较高物料的蒸发。由于卤水是高浓度液体，所以选择外加热强制循环蒸发器。2.7四效并流强制循环蒸发工艺简述根据以上资料蒸发主要工艺流程为下列过程：原料卤水自矿区泵房送至厂区原卤池

22、，经原卤系统送进入各效预热器，换热升温至40左右，通过真空脱气塔脱气除氧，脱氧后卤水由加料泵送进入预热器，用下一效冷凝水预热。为了提高进罐卤水温度，亦可抽出部分二次蒸汽预热，然后平流进入各效蒸发罐蒸发。各效蒸发在料液蒸发后析出的固体盐结晶长大后，沉降在沉降管(排盐腿)底部，由阀门控制排至搅拌器通过盐浆泵送至分离、干燥工序。加热蒸汽自热电站来直接进入一效蒸发罐加热室，蒸发室的二次蒸汽又进入后一效的加热室，循此下去四效蒸发器的二次蒸汽送冷凝器冷凝，不凝气随水排除或由真空泵抽出。为了减少各加热室蒸汽中不凝气含量，除采用脱氧器使卤水中溶解氧脱除外，一二三效不凝气应分别排放于空中，不得为了节约蒸汽而转去

23、下一效。采用平流进料，集中三、四效排盐流程，可减少热损失改善操作条件，利于防垢和盐粒的长成。 2.1四效真空制盐蒸发工段四川理工设计学院毕业设计 工艺计算3工艺计算3.1计算依据（1）生产能力：40万吨/年；（2）工作时间：每年按310天计，每天按24小时计；（3）卤水成分：NaCl 305g/L,CaSO4 3.85g/L,CaCl2 0.27g/L, MgCl2 0.14g/L,密度 1197kg/m3（4）总回收率 ：NaCl总回收率94%；（5）产品规格：符合国家一级盐标准；（6）压力：首效0.425MPa(绝压)、末效真空度670mmHg3.2物料计算3.2.1总物料衡算（1）.每小

24、时产盐量 (kg/h) （2）每小时耗卤量=221090（kg/h）（3）每吨盐耗卤量（t卤/t盐）（4）每小时蒸发水量式中=305g/l，=1197-305-3.85-0.27-0.14=887.74g/l。 式中 NaCl浓度 卤水所含水量进入蒸发系统白水量，取2%； 湿盐含水量，取3%; 成品盐中NaCl含量（干基）取99%； 总回收率94%；则：（5）蒸发罐中需蒸发水量进入蒸发罐中的实际卤水量V=221090（kg/h）（6）.各效进卤量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效产盐量（kg/h）式中 各效蒸发室蒸发水量表3.1物料衡算初步总表每小时产盐量53763（kg/h）每小时耗卤量

25、221090（kg/h）每吨盐耗卤量4.11（t盐/t卤）每小时总蒸发水量163047.04（kg/h）进入蒸发罐实际卤水量221090（kg/h）各效进卤量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效产盐量（kg/h）根据以上数据我们可以进行第一次能量计算，第一次计算不满足要求，经校核有效温度差以后再进行后面计算，下表为初步计算表：表3.2初步数据表项目、数据、效别单位效 效效效加热蒸汽蒸汽绝压MPa0.4250.2160.1010.038加热蒸汽蒸汽温度145.8122.8100.074.6加热蒸汽蒸汽热焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加热蒸汽蒸汽潜热Kj/kg21

26、26.92194.82256.62321.5蒸发室蒸汽绝压MPa0.21250.1060.0370.012蒸发室蒸汽温度123.8101.075.649.4蒸发室蒸汽热焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸发室蒸汽潜热Kj/kg2191.82253.12256.42321.53.2.2温度损失及有效温差计算（1）沸点升高：查化工原理【2】得=7式中 T二次蒸汽温度 i二次蒸汽汽化热 常温下的沸点升高得各效料液沸点升高为=8.1 =7.0=6.1 =5.1（2）不平衡温度损失取：结合对循环管进料方式的改进，取：=0.6 =0.8=1.5 =2.5（3）根据生产实际管道阻力

27、损失取：=0.6 =0.8=1 =0（4）过热温度损失取，参照四川某厂的生产情况取：=1.1 =1.1=1.8 =1.8（5）总温度损失：=10.4 =9.7=10.4 =9.4式中 -由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，-蒸发器红溶液的静压强而引起的温度差损失，-由于管道流体阻力产生压强降而引起的温度差损失-由于进入加热室料液由于受热而温度升高，有效温差 得：=12.2 =12.8=14.9 =15.9式中 -加热室温度水蒸汽温度， -蒸发室蒸汽温度， 3.3热量衡算3.3.1各种计算参数1.进罐卤水比热=3.39kJ/kg2.食盐结晶热=84.6 kJ/kg，比热Cg=0.88 kJ/

28、kg3.排除盐浆比热:排放盐浆浓度控制为1:1的固液比，1吨盐带出1的母液。4.查真空制盐得排放盐浆比热=2.25kJ/kg5.根据生产实际得排放母液比热=3.39kJ/kg3.3.2衡算过程热量衡算以蒸发器作为一个系统，各效的进出蒸发器热量如下图表示：进罐料液带入热量 排放盐浆带出热量加热蒸汽带入热量 排放母液带出热量 食 盐 结 晶 热 二次蒸汽带出热量冷凝水带出热量 系统损失热量1.一效（单位：kj/h）进热：（1）进罐料液带入热量=185.8式中 -进罐卤水量kg/h（2）加热蒸汽带入热量 式中 一效二次蒸汽热焓kj/kg 一效加热蒸汽量kg/h（3）食 盐 结 晶 热 式中 一效产盐

29、量kg/h 食盐结晶热kJ/kg 总进热： 出热：（1）排放盐浆带出热量 式中 一效产盐量kg/h 一效料液沸点 排放盐浆比热kj/kg（2）排放母液带出热量式中 排放母液量kg/h 排放母液比热kj/kg 一效料液沸点（3）二次蒸汽带出热量 式中 二次蒸汽汽化热（4）冷凝水带出热量 式中 一效加热蒸汽温度 水的比热kJ/kg（5）系统损失热量式中 热损失%则总出热：根据能量守恒可得由上式可得2.二效（单位kj/h）进热量：(1)进罐料液带入热量 =185.8式中 -进罐卤水量kg/h(2)一效一号闪发桶蒸汽量式中 一效加热室温度 二效加热室温度 二效加热蒸汽潜热（3）二效加热蒸汽量 加热蒸汽

30、带入热量 式中 二效二次蒸汽热焓kj/kg 二效加热蒸汽量kg/h（4）食 盐 结 晶 热 式中 二效产盐量kg/h 食盐结晶热kJ/kg总进热：出热：（1）排放盐浆带出热量 式中 二效产盐量kg/h 二效料液沸点 排放盐浆比热kj/kg（2）排放母液带出热量 式中 二效排放母液量kg/h 排放母液比热kj/kg 二效料液沸点（3）二次蒸汽带出热量 式中 二次蒸汽汽化热（4）冷凝水带出热量 式中 二效加热蒸汽温度 水的比热kJ/kg（5）系统损失热量式中 热损失%则总出热：根据能量守恒可得由上式可得3. 三效（单位kj/h）进热：(1)进罐料液带入热量=185.8式中 -进罐卤水量kg/h(2

31、)一效二号闪发桶蒸汽量式中 二效加热室温度 三效加热室温度 三效加热蒸汽潜热二效一号闪发桶式中 二效加热室温度 三效加热室温度 三效加热蒸汽潜热（2）二效加热蒸汽量 加热蒸汽带入热量 式中 三效二次蒸汽热焓kj/kg 二效加热蒸汽量kg/h（4）食 盐 结 晶 热 式中 一效产盐量kg/h 食盐结晶热kJ/kg总进热： 出热：（1）排放盐浆带出热量 式中 三效产盐量kg/h 三效料液沸点 排放盐浆比热kj/kg（2）排放母液带出热量 式中 三效排放母液量kg/h 排放母液比热kj/kg 三效料液沸点（3）二次蒸汽带出热量 式中 三效二次蒸汽汽化热（4）冷凝水带出热量 式中 三效加热蒸汽温度 水

32、的比热kJ/kg（5）系统损失热量式中 热损失%则总出热：根据能量守恒可得由上式可得 4.四效（单位：kJ/h)进热:（1）进罐料液带入热量=185.8式中 -进罐卤水量kg/h（2）二效二号闪发桶蒸汽量式中 三效加热室温度 四效加热室温度 四效加热蒸汽潜热三效闪发桶式中 三效加热室温度 四效加热室温度 四效加热蒸汽潜热（3）二效加热蒸汽量 加热蒸汽带入热量 式中 四效二次蒸汽热焓kj/kg 四效加热蒸汽量kg/h（4）食 盐 结 晶 热 式中 四效产盐量kg/h 食盐结晶热kJ/kg 总进热：出热：（1）排放盐浆带出热量 式中 四效产盐量kg/h 四效料液沸点 排放盐浆比热kj/kg（2）排

33、放母液带出热量 式中 三效排放母液量Kg/h 排放母液比热Kj/Kg 三效料液沸点（3）二次蒸汽带出热量 式中 四效二次蒸汽汽化热（4）冷凝水带出热量 式中 四效加热蒸汽温度 水的比热kJ/kg（5）系统损失热量式中 热损失%则总出热：根据能量守恒可得由上式可得 5.计算结果（1）各效蒸发水量 根据上面计算结果可得 则热经济=2.66吨盐耗气=1.139（吨汽/吨盐）2各效传热量Qn 式中 各效加热蒸汽潜热 各效热利用率%3各效传热系数，取各效加热系数： 4各效加热面积由 式中 各效有效温度差 根据 各加热面积误差小于10%，故合理，去各加热面积相等：3.4传热系数的校核3.4.1一效传热系数

34、校核（1）管内传热系数：定性温度=87，查得下，原料液的相关物理性质： 雷诺准数普兰特准数式中 卤水粘度， 导热系数，W/m 卤水密度，Kg/m3由于在强制循环蒸发器中，溶液在传热面上的沸腾受拟制，因此可以使用无相变时管内强制湍流计算公式，如下：式中 加热管内径，m;导热系数，；（2）管间传热系数：由工艺计算得到水的定性温度为145.84查得145.84下，查化工原理得水的相关物理性质： 其中 W为冷凝液的质量流量kg/s, b为润湿周边查化工原理得在饱和蒸汽膜冷凝时若膜层为湍流（Re1800）时可用巴杰尔关联式，即 =6491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；导热系数，；流体黏度，；雷若准

35、数；查化工原理【2】得蒸汽的污垢热阻为：RSO=，管内污垢为热阻为：。则：总传热系数： =2816（W/m²）2150（W/m²） 计算数据大于所设数据 所以假设的一效传热系数是合理的。3.4.2二效传热系数的校核（1）管内传热系数：定性温度（110.7+40）/2=75.35查得下，原料液的相关物理性质： 1182kg/m3雷诺准数普兰特准数式中 卤水粘度， 导热系数，W/ 卤水密度，Kg/m3由于在强制循环蒸发器中，溶液在传热面上的沸腾受拟制，因此可以使用无相变时管内强制湍流计算公式，如下：式中 加热管内径，m; 导热系数，由工艺计算得到水的定性温度为122.76查得1

36、22.76下，查化工原理得水的相关物理性质： 其中 W为冷凝液的质量流量kg/s, b为润湿周边查化工原理【2】知饱和蒸汽膜状冷凝时若冷凝液膜呈层流流动（Re1800时可采用如下公式：假设壁面温度差为9 =4491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；导热系数，；流体黏度，；二次蒸汽汽化热； 用璧温公式进行核算 其中，经带入计算得，与假设值符合较好，假设正确。总传热系数： =2347（ W/m²）1750（ W/m²） 计算数据大于所设数据 所以所设的二效传热系数是合理的。3.4.3三效传热系数的校核（1）管内传热系数：定性温度（86+40）/2=63查得下，原料液的相关物理

37、性质： 1182kg/m3雷诺准数普兰特准数式中 卤水粘度， 导热系数，W/ 卤水密度，Kg/m3由于在强制循环蒸发器中，溶液在传热面上的沸腾受拟制，因此可以使用无相变时管内强制湍流计算公式，如下：式中 加热管内径，m; 导热系数，由工艺计算得到水的定性温度为100查得100下，查化工原理得水的相关物理性质： 其中 W为冷凝液的质量流量kg/s, b为润湿周边,加热管数量为n=1116，管长为7m。查化工原理【2】知饱和蒸汽膜状冷凝时若冷凝液膜呈层流流动（Re1800时可采用如下公式：假设壁面温度差为6.5 =4729式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；导热系数，；流体黏度，；二次蒸汽汽化热；

38、用璧温公式进行核算 其中，带入值得，与假设值符合较好，假设正确。总传热系数： =2388（W/m²）1400（ W/m²） 计算数据大于所设数据 所以假设的三效传热系数是合理的。3.4.4四效传热系数的校核（1）管内传热系数：定性温度（58+40）/2=49查得下，原料液的相关物理性质： 1197kg/m3雷诺准数普兰特准数式中 卤水粘度， 导热系数，W/ 卤水密度，Kg/m3由于在强制循环蒸发器中，溶液在传热面上的沸腾受拟制，因此可以使用无相变时管内强制湍流计算公式，如下式中 加热管内径，m; 导热系数，由工艺计算得到水的定性温度为74.6查得下，查化工原理得水的相关物理

39、性质： 其中 W为冷凝液的质量流量kg/s, b为润湿周边查化工原理【2】知饱和蒸汽膜状冷凝时若冷凝液膜呈层流流动（Re1800时可采用如下公式：假设壁面温度差为4.5 =5151式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；导热系数，；流体黏度，；二次蒸汽汽化热；用璧温公式进行核算 其中，带入值得，与假设值符合较好，假设正确。总传热系数： =2457（W/m²）1200（W/m²） 计算数据大于所设数据 所以假设的四效传热系数是合理的。3.4.5各效数据计算各效产盐量则kg/h kg/h kg/h kg/h各效进卤量 kg/h kg/h kg/h kg/h各效母液量 kg/h kg

40、/h kg/hkg/h各效冷凝水闪发量效：效：效：下表为各效的计算数据总表：表3.3生产操作和数据表项目、数据、效别单位效 效效效加热蒸汽蒸汽绝压MPa0.4250.2160.1010.038加热蒸汽蒸汽温度145.8122.8100.074.6加热蒸汽蒸汽热焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加热蒸汽蒸汽潜热Kj/kg2126.92194.82256.62321.5蒸发室蒸汽绝压MPa0.21250.1060.0370.012蒸发室蒸汽温度123.8101.075.649.4蒸发室蒸汽热焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸发室蒸汽潜热Kj/

41、kg2191.82253.12256.42321.5 沸点上升8.17.06.15.1 各效沸点134.2110.786.058.8 温度损失2.32.74.34.3 有效温度12.212.814.915.9 热损失%5432 蒸发水量Kg/h47565.839729.137840.137911.8 传热系数W/*2150175014001200 传热量Kw34394.529419.126951.525579.9 计算面积1308.21311.31287.31343.6 实选面积1312.61312.61312.61312.63.5热量与能量衡算总表表3.4物料衡算总表入蒸发系统（kg/h）出

42、蒸发系统（kg/h）一效进卤量65165.2产盐量15696.7母液量1921.9蒸发水量47565.8合计65165.2合计65184.2二效进卤量54429.0产盐量13110.6母液量1605.0蒸发水量39792.2合计54429.0合计54444.9三效进卤量51841.0产盐量12487.2母液量1528.7蒸发水量37810.4合计51939.3合计51856.1四效进卤量51939.3产盐量12510.9母液量1531.6蒸发水量37911.9合计51841.0合计51954.4表3.6热量衡算总表入蒸发系统（kJ/h）出蒸发系统（kJ/h）一效178532247.717853

43、2247.7二效120865070.2121412612.7三效100786057.599980902.8四效94780141.993970066.9总计494963517.3494995830.1四川理工设计学院毕业设计 设备的计算与选型4.设备的计算与选型4.1蒸发器型号本设计采用普遍使用的外加热强制循环蒸发器，此蒸发器主要由加热室、蒸发室和循环泵三部分组成，具有生产能力大，循环速度高，传热效果好，检修方便等特点。4.2加热室的设计4.2.1加热室尺寸加热管用铜镍合金管，每根管加热面积为：横截面积：各效总加热面积，需加热管根数：（根）。加热管总截面积：(m²）实际加热面积：(m&

44、#178;）。加热室外壳直径D的确定：加热管用正三角形，取间距，则。式中：最外层管心至壳体内壁距离，取。圆整为2900mm4.2.2上循环管上循环管高 取管内料液流速。则每小时流量：料液比热密度；传热量按效计算。液温升高数为 效蒸发温度123.76，压力0.212MPa，而123.76+1.93=125.69，对应压力0.238 MPa，故需液压高度 考虑液面波动取H=3.0m，减去上循环管出口控制液高1.0m，则上循环管高h=2.0（m）。上循环管直径 取横截面积与热管总截面积比1.2。则圆整为1700mm，选用管道，查化工设备基础选用平焊法兰如下表4.1循环管的法兰Dg管子 法兰（毫米）

45、螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg数量直径KH180017001221602115207616862721.860M24182854.2.3下循环管下循环管直径取管横截面积与热管总截面积比1.5，则 圆整为1700mm，选用管道，查化工设备基础选用平焊法兰如下表4.2循环管的法兰Dg管子 法兰（毫米） 螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg数量直径KH180017001221602115207616862721.860M2418285图4.13.折流挡板在加热室内，采用圆缺形折流挡板，切去弓形高度为加热室内径的25%，折流挡板的公称直径为705mm，厚度为12mm，两相邻挡板的距离去为：1000mm。4.3蒸发室的设计4.3.1蒸发器直径D按各效蒸发器直径一致的原则，以效条件计算，取蒸发室中蒸汽在断面流速为u=4.5m/s。则：考虑馀量得圆整为3800mm式中G蒸发罐的蒸发量，。 R蒸发室容积蒸发强度，取1.3。 r二次蒸汽的比容，。4.3.2.高度H计算（1）蒸发空间高度 因蒸发空间高不能低于3到4m 取=4m（2）上下循环管间距 设循环管泵流量为，为减少温差损失，料液在罐内停留时间为10秒，则：（3）上循环管至液面高为避免加热室内料液沸