畢業(yè)設(shè)計---處理量為15000kg.h的cacl2水溶液四效蒸發(fā)裝置設(shè)計

1、<p><b>　　第一章 緒論</b></p><p>　　第一節(jié) 課題背景與物料簡介</p><p><b>　　一、課題背景</b></p><p>　　CaCl2是一種用途極廣的無機化工原料，廣泛地用于生產(chǎn)多種用途的干燥劑、致冷劑、食物防腐劑、制造鈣鹽及某些染料的原料[3]。它主要應用于玻璃制造、電視顯像

2、管、食品添加劑等方面，還用于日用化工、陶瓷、化工脫水液、建筑行業(yè)早強劑、生產(chǎn)涂料的凝固劑、橡膠行業(yè)乳膠凝結(jié)劑、微生物工業(yè)和化學工業(yè)，如化工原料、脫除劑和用作單倍體育種的培養(yǎng)基。此外，還用作織物的防火劑、海港的消霧劑和路面的集塵劑等。在水處理、公路除雪、制冷冷藏等方面，CaCl2也有廣泛的用途。</p><p>　　在CaCl2溶液蒸發(fā)裝置系統(tǒng)中，形成了由水蒸汽、氯化鈣溶液、晶體和惰性固體顆粒所組成的多相流工質(zhì)，其

3、中CaCl2有去除磷的作用。該蒸發(fā)裝置解決了裝置中的結(jié)垢問題，避免了由于結(jié)垢嚴重而頻繁停車清洗造成的損失，提高了生產(chǎn)效率；具有高的傳熱效率，結(jié)構(gòu)緊湊，容易安裝與維修等優(yōu)點。該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了節(jié)能、節(jié)水、環(huán)保、降耗、增產(chǎn)的目的，具有明顯的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。</p><p><b>　　二、物料簡介</b></p><p>　　1. CaCl2的性質(zhì)<

4、;/p><p>　　CaCl2白色晶體或塊狀物，無毒、無臭、味微苦，不規(guī)則顆?；蚍勰?，熔點782℃，沸點1600℃，密度2.15g/cm3(25℃)。它在水中的溶解度很大，能形成含結(jié)晶水化合物。CaCl2吸濕性極強，暴露于空氣中極易潮解；能溶于醇、丙酮和醋酸；易溶于水，同時放出大量的熱，其水溶液呈微酸性，有弱腐蝕性。</p><p>　　2. CaCl2的用途</p><

5、p>　　CaCl2是一種用途極廣的無機化工產(chǎn)品，廣泛地用于生產(chǎn)多種用途的干燥劑、致冷劑、食物防腐劑、制造鈣鹽及某些染料的原料[3]。它主要應用于玻璃制造、電視顯像管、食品添加劑等方面。</p><p>　　CaCl2溶液是致冷工業(yè)中重要的冷凍劑。在使用過程中，會因吸收空氣中的水分而使其濃度降低，通過蒸發(fā)吸熱，與外界空氣進行熱交換，以達到制冷效果。氯化鈣水溶液對設(shè)備有腐蝕性，使用時應該注意。</p>

6、;<p>　　CaCl2是工業(yè)和實驗室常用干燥劑，如用于氮氣、氧氣、氫氣、氯化氫、二氧化硫等氣體的干燥，但不能用來干燥乙醇和氨；是生產(chǎn)醇、酯、醚和丙烯酸樹脂時用作脫水劑。在無機工業(yè)中被用作制造金屬鈣、氯化鋇、各種鈣鹽(如磷酸鈣等)的原料。在建筑工業(yè)中被用作防凍劑，以加速混凝土硬化和增加建筑砂漿的耐寒能力。在微生物工業(yè)中被用作單倍體育種的培養(yǎng)基。此外，還用作織物的防火劑、海港的消霧劑、路面的集塵劑和食品的防腐劑等。</

7、p><p>　　第二節(jié) 蒸發(fā)與流程概述</p><p><b>　　一、蒸發(fā)概述</b></p><p>　　蒸發(fā)裝置廣泛應用于化工、輕工、食品、醫(yī)藥、制冷、廢水處理、海水淡化等工業(yè)領(lǐng)域，其目的是使溶液中的溶劑與溶質(zhì)相互分離，其主要的幾個方面：</p><p>　　1、濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸偬幚恚ㄈ缋鋮s結(jié)晶）制取

8、固體產(chǎn)品，例如電解燒堿液的濃縮，食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等；</p><p>　　2、由于廢水中含有高濃度鹽分，通過蒸發(fā)濃縮，將廢水中的物質(zhì)變廢為寶。例如管式降膜蒸發(fā)器主要用于廢水濃縮，結(jié)晶蒸發(fā)器主要用于含鹽廢水的結(jié)晶；</p><p>　　3、制冷劑吸熱蒸發(fā)，降低環(huán)境的溫度，有利于食品、水果和新鮮質(zhì)感的保存。在冷卻空氣蒸發(fā)器中，有空調(diào)用翅片蒸發(fā)器、冷凍冷藏用空氣空氣冷卻器和排管蒸

9、發(fā)器等。</p><p>　　4、同時濃縮溶液和回收溶劑，例如有機磷農(nóng)藥苯溶液的濃縮脫苯，中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)等；</p><p>　　5、為了獲得純凈的溶劑，例如，海水淡化等。其中海水淡化是實現(xiàn)海水資源利用的開源增量技術(shù)，可以增加淡水量；</p><p>　　6、蒸發(fā)器吸收室內(nèi)空氣中的熱量，使制冷劑蒸發(fā)為氣體，帶走室內(nèi)空氣中的熱量。同時將蒸發(fā)器周圍流動的空氣

10、冷卻產(chǎn)生冷凝水，達到除濕的目的。</p><p>　　蒸發(fā)操作實質(zhì)上是在間壁兩側(cè)分別進行蒸發(fā)和溶液沸騰的傳熱過程，所以蒸發(fā)器也是一種傳熱器。然而和一般傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有以下特點：</p><p>　　1、蒸發(fā)物料是溶有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液。由拉烏爾定律可知，在相同溫度下，其蒸汽壓較純?nèi)軇┑停蚨谙嗤瑝毫ο氯芤旱姆悬c比純?nèi)軇┑姆悬c高，加上引起沸點升高的其他原因，當加熱蒸汽溫度一定時，蒸

11、發(fā)溶液時的有效傳熱溫差比純?nèi)軇r的小，溶液的濃度越大，這種影響也越顯著。</p><p>　　2、蒸發(fā)汽化時溶劑量很大，需要消耗大量蒸汽，為有效利用能量，提高加熱蒸汽經(jīng)濟性，可采用多效蒸發(fā)的方法。</p><p>　　3、蒸發(fā)物料常具有某些特性，如有些物料在濃縮時可能結(jié)垢或析出結(jié)晶，有些熱敏性物料在高溫下易分解變質(zhì)，有些具有較高的粘度或較強的腐蝕性等等。應根據(jù)物料在特殊性和工藝要求選擇適當

12、的蒸發(fā)方法和設(shè)備。</p><p>　　蒸發(fā)的目的是為了使溶液中的溶劑汽化，故溶劑應具有揮發(fā)性而溶液中的溶質(zhì)必須是不揮發(fā)的。由汽化產(chǎn)生的蒸汽在逸向空間后不予除去，則蒸汽與溶液之間將逐漸趨于平衡狀態(tài)，是汽化不能繼續(xù)進行，故進行蒸發(fā)的必備條件為熱能的不斷供給和生成蒸汽的不斷的排除。</p><p><b>　　二、工藝流程概述</b></p><p&g

13、t;　　蒸發(fā)基本工藝流程示意圖如下圖1-2-1所示。</p><p>　　圖1-2-1 工藝流程示意圖</p><p>　　第三節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備與選型</p><p><b>　　一、蒸發(fā)設(shè)備簡介</b></p><p>　　蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸氣，并使

14、之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。</p><p>　　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。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進一步分離的分離器，使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器和使物料加熱至沸點的預熱器以及減壓操作時還需真空裝置。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。</p><p>　　對常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運動情況，蒸發(fā)器可分為循環(huán)型(非膜型)和單程型

15、(非循環(huán)型)兩類。循環(huán)型蒸發(fā)器包括：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器、懸筐式蒸發(fā)器、外熱式蒸發(fā)器、強制循環(huán)型蒸發(fā)器、列文式蒸發(fā)器。單程型蒸發(fā)器包括：升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器、升-降膜式蒸發(fā)器、刮板式蒸發(fā)器等。</p><p>　　蒸發(fā)器按操作壓力分常壓、加壓和減壓3種。按溶液在蒸發(fā)器中的運動狀況分有[8]：①循環(huán)型，沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面，如中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式和強制循環(huán)式等；②單程型，沸騰溶液在

16、加熱室中一次通過加熱表面，不作循環(huán)流動，即行排出濃縮液，如升膜式、降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等；③直接接觸型，加熱介質(zhì)與溶液直接接觸傳熱，如浸沒燃燒式蒸發(fā)器。蒸發(fā)裝置在操作過程中，要消耗大量加熱蒸汽，為節(jié)省加熱蒸汽，可采用多效蒸發(fā)裝置和蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。</p><p>　　若對所產(chǎn)生的二次蒸汽不再利用，而是直接送往冷凝器被除去，則為單效蒸發(fā)；若把較高壓力的蒸發(fā)器內(nèi)所產(chǎn)生的二次蒸汽，送入另一壓力較低的蒸發(fā)器中

17、作為加熱蒸汽，則成為兩效蒸發(fā)，如此類推，把多個操作壓力大小不同，并按順序排列的蒸發(fā)器聯(lián)接起來，可組成多效蒸發(fā)。故蒸發(fā)操作按蒸氣的利用程度又有單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)之分[9]。</p><p>　　在單程型蒸發(fā)器中，物料沿加熱管壁成膜狀流動，一次通過加熱器即達濃縮要求，其停留時間僅數(shù)秒或十幾秒。另外，離開加熱器的物料又得到及時冷卻，因此特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。但由于溶液一次通過加熱器就要達到濃縮要求，因此對設(shè)計和操

18、作的要求較高。由于這類蒸發(fā)器的加熱管上的物料成膜狀流動，故又稱膜式蒸發(fā)器。根據(jù)物料在蒸發(fā)器內(nèi)的流動方向和成膜原因不同，它可分為下列幾種類型:升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和刮板式蒸發(fā)器。下面將詳細講述升膜式蒸發(fā)器的內(nèi)容，其它略過。</p><p>　　升膜式蒸發(fā)器如圖1-3-1所示，它的加熱室由一根或數(shù)根垂直長管組成。通常加熱管徑為25～50mm，管長與管徑之比為100～150。原料液預熱后由蒸發(fā)器底部進入加熱器管內(nèi)

19、，加熱蒸汽在管外冷凝。</p><p>　　當原料液受熱后沸騰汽化，生成二次蒸汽在管內(nèi)高速上升，帶動料液沿管內(nèi)壁成膜狀向上流動，并不斷地蒸發(fā)汽化，加速流動，氣液混合物進入分離器后分離，濃縮后的完成液由分離器底部放出。</p><p>　　這種蒸發(fā)器需要精心設(shè)計與操作，即加熱管內(nèi)的二次蒸汽應具有較高速度，并獲較高的傳熱系數(shù)，使料液一次通過加熱管即達到預定的濃縮要求。通常，常壓下，管上端出口處

20、速度以保持20～50m/s為宜，減壓操作時，速度可達100～160m/s。</p><p>　　升膜蒸發(fā)器適宜處理蒸發(fā)量較大，熱敏性，粘度不大及易起沫的溶液，但不適于高粘度、有晶體析出和易結(jié)垢的溶液。</p><p><b>　　二、蒸發(fā)設(shè)備選型</b></p><p>　　1.選型時應考慮的因素</p><p>　　1

21、、溶液的組成、處理量或生產(chǎn)能力、溶液的初始濃度和供液溫度、完成液的終點濃度和產(chǎn)品要求；</p><p>　　2、處理量或生產(chǎn)能力、溶液的初始濃度和供液溫度、完成液的終點濃度和產(chǎn)品要求、溶液的沸點升高，物料的熱穩(wěn)定性（變質(zhì)的可能性，蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)停留時間的限制）；</p><p>　　3、溶液的發(fā)泡性、表面張力、液體粘度、有無氣體生成、有無結(jié)晶析出等，生成垢的成分（硫酸鈣、磷酸鈣、硅等）；<

22、;/p><p>　　4、可利用的熱源（水蒸氣、電力），有無必要設(shè)置鍋爐等，可利用的冷卻水溫、水量、水質(zhì)和一年內(nèi)的溫度變化；</p><p>　　5、溶液的pH值，涉及設(shè)備和襯里的材料，特別是防腐措施及修補方法等；此外，在選定蒸發(fā)器時還應考慮技術(shù)條件、現(xiàn)場條件（面積和高度）、投資限額、操作方式（間歇或連續(xù)）及操作費用等。</p><p><b>　　2.選型原則

23、</b></p><p>　　1、對于不發(fā)泡溶液或蒸發(fā)過程中無結(jié)垢和結(jié)晶生成的溶液可選自然循環(huán)式蒸發(fā)器，如標準式、懸框式、水平管式或傾斜管式蒸發(fā)器。</p><p>　　2、對于粘度高的溶液，可選用強制循環(huán)蒸發(fā)器、升膜或強制循環(huán)升膜式蒸發(fā)器，或刮版式型蒸發(fā)器。</p><p>　　3、對濃縮過程中形成結(jié)晶的溶液，可選用標準型、強制循環(huán)型或盤管型蒸發(fā)器，也

24、可選用刮板式。</p><p>　　4、對蒸發(fā)時易結(jié)垢的溶液，可選用標準型或強制循環(huán)型蒸發(fā)器。</p><p>　　5、對易發(fā)泡溶液，可選用升膜式或強制循環(huán)蒸發(fā)器，水平管式或自然循環(huán)式蒸發(fā)器也可使用。對易發(fā)泡溶液不宜采用真空蒸發(fā)。</p><p>　　6、對腐蝕性強的溶液，宜采用自然循環(huán)水平管式或標準式蒸發(fā)器。</p><p>　　7、對熱敏

25、性溶液，宜采用膜式蒸發(fā)器，而且宜采用真空蒸發(fā)。</p><p>　　8、在處理量大時，為了提高熱經(jīng)濟性，減少蒸汽耗量，應采用多效蒸發(fā)或多級閃急蒸發(fā)器。</p><p>　　蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)型式很多，實際選型時，除了要求結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、金屬消耗量小、維修方便、傳熱效果好等等外，首要的還是看它能否適應所蒸發(fā)物料的工藝特性，包括物料的粘性、熱敏性、腐蝕性、結(jié)晶、結(jié)垢性等等，然后再全面綜合地加以考

26、慮。根據(jù)本設(shè)計的情況，從設(shè)計制造成本等方面考慮，本文設(shè)計的蒸發(fā)器選定為升膜式蒸發(fā)器，并流四效布置，具有占地少、能量損失小、結(jié)構(gòu)合理的優(yōu)點，蒸發(fā)效果滿足生產(chǎn)要求。</p><p><b>　　第二章 工藝計算</b></p><p>　　工藝設(shè)計是本設(shè)計的關(guān)鍵，蒸發(fā)器的形式、大小、工作能力由這一步確定。</p><p><b>　　第一

27、節(jié) 設(shè)計內(nèi)容</b></p><p><b>　　一、設(shè)計題目</b></p><p>　　題目名稱：處理量為15000kg/h的CaCl2水溶液四效蒸發(fā)裝置設(shè)計</p><p>　　設(shè)備形式：并流布置，升膜式蒸發(fā)器</p><p><b>　　操作條件：</b></p>

28、<p>　　(1)原料液質(zhì)量濃度6%，完成液質(zhì)量濃度25%；原料液溫度為30℃；原料</p><p>　　液比熱容3.1KJ/(kg?℃)；</p><p>　　(2)加熱蒸汽壓強400kPa（絕壓），冷凝器壓強20kPa（絕壓）；</p><p>　　(3)各效蒸發(fā)器總傳熱系數(shù)，從書上或手冊中查取；</p><p>　　(4)各效

29、蒸發(fā)器傳熱面積相等，加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出，熱損失均按5%計，流動阻力引起的沸點升高為0.5～1.0℃；</p><p>　　(5)每年工作330天,每天工作24小時。</p><p><b>　　第二節(jié) 工藝計算</b></p><p><b>　　一、設(shè)計參數(shù)</b></p><p>

30、;　　在蒸發(fā)器設(shè)計的工藝計算中，已知參數(shù)是：原料夜的處理量、溫度℃、濃度和比熱容，末效完成夜的濃度，第一效加熱蒸汽的壓力，其飽和溫度℃和汽化潛熱，冷凝器的壓力，其飽和溫度℃和汽化潛熱。</p><p>　　工藝計算需要設(shè)計的項目是：加熱蒸汽消耗量，各效的蒸發(fā)量，各效的傳熱面積。</p><p><b>　　二、物料衡算</b></p><p>

31、<b>　　1.料液的總蒸發(fā)量</b></p><p><b>　　式(2-2-1)</b></p><p>　　其中，——原料液的處理量，；——總蒸發(fā)量，</p><p>　　——料液初始質(zhì)量濃度；——料液完成質(zhì)量濃度</p><p><b>　　總蒸發(fā)量</b></p

32、><p><b>　　完成液總量</b></p><p><b>　　2.各效濃度的估算</b></p><p>　　由于此設(shè)計采用四效并流加料蒸發(fā)，而對于并流操作的多效蒸發(fā)有自蒸現(xiàn)象，所以各效的蒸發(fā)量可假設(shè)為：，則：</p><p><b>　　由得：</b></p>

33、<p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　再由得知各效濃縮液的質(zhì)量分數(shù)為：</p><p><b>　　其中，則計算的</b></p><p><b>　　三、熱量衡算</b></p&g

34、t;<p><b>　　1.各效的平均壓力</b></p><p>　　若忽略各種溫度差損失的影響，各效二次蒸汽壓力可按經(jīng)驗方法估算，即認為蒸汽通過各效的壓強降相等：</p><p><b>　　式(2-2-2)</b></p><p>　　式中 ——加熱蒸汽的壓力，；</p><p>

35、;　　——冷凝器中蒸汽壓力，。</p><p>　　根據(jù)和，則各效間的平均壓差為</p><p>　　由各效的平均壓差可求出各效加熱水蒸汽的平均壓力，即</p><p><b>　　其中，則計算</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　由各效水蒸汽

36、的平均壓力，可從手冊中可查得相應的水蒸汽的溫度和汽化潛熱等參數(shù)，見表2-2-1。</p><p><b>　　表2-2-1</b></p><p>　　2.各效料液沸點和溫差損失</p><p>　　各效中由于溶液蒸汽的壓降、液柱靜壓及流動阻力所造成的溫差損失、、均可按下述方法進行估算。</p><p>　　(1)流動阻

37、力所造成的溫差損失</p><p>　　在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽由前效經(jīng)管路送至下效作為加熱蒸汽的壓力稍有降低，溫度也相應降低。的計算繁瑣，一般取二次蒸汽溫度下降為0.5～1.0℃。</p><p>　　故，=0.5℃，=0.7℃，=0.8℃，=1.0℃</p><p><b>　　因此,3.0℃。</b></p><p>

38、;　　由各效流動阻力所造成的溫差損失，可得到相應各效二次蒸汽的溫度，進而從手冊中可查得相應的水蒸汽的壓力和汽化潛熱等參數(shù)，見表2-2-2。</p><p><b>　　表2-2-2</b></p><p>　　(2)液柱靜壓所造成的溫差損失</p><p>　　由于蒸發(fā)器的加熱管內(nèi)積有一定高度的液層，所以其液層內(nèi)截面上的壓力高于液體表面壓力，因

39、此液層內(nèi)溶液的沸點也高于液面的沸點，從而兩者之間存在溫差，即， 式(2-2-3)</p><p>　　式中 ——與平均壓力相對應的水的沸點，℃，其中（為液層深度，取值為，為液體密度）；</p><p>　　——與二次蒸汽壓力相對應的水的沸點，℃，其中為二次蒸汽壓力。</p><p>　　由各效

40、二次蒸汽的溫度，可得到相應各效飽和液的密度和溶液平均壓力，進而從手冊中可查得相應溶液平均壓力下水的沸點等參數(shù)，見表2-2-3。</p><p><b>　　表2-2-3</b></p><p>　　(3)溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失</p><p>　　對于不揮發(fā)性溶液，由于溶質(zhì)分子阻礙了溶劑的汽化，使溶劑蒸汽壓下降，溶液沸點上升，并將大于二次

41、蒸汽溫度，則溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失為</p><p><b>　　式(2-2-4)</b></p><p>　　式中 ——溶液的沸點，℃</p><p>　　——二次蒸汽的飽和溫度，℃</p><p>　　的計算方法很多，常用的是杜林法則。當缺乏數(shù)據(jù)時，可用下式估算。</p><p>&l

42、t;b>　　式(2-2-5)</b></p><p>　　根據(jù)各效料液質(zhì)量濃度，由圖（見附錄1）查得</p><p><b>　?。?；；</b></p><p><b>　　故，；</b></p><p><b>　??；</b></p><

43、p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　總溫差損失</b></p><p><b>　　總有效溫差</b></p><p>　　(4) 各效料液沸點</p><p>　　

44、溶液的沸點與溶液的種類、濃度和壓力有關(guān)。</p><p><b>　　式(2-2-6)</b></p><p><b>　　故，</b></p><p>　　各效物料沸點值見表2-2-4。</p><p><b>　　表2-2-4</b></p><p>

45、;　　各效有效溫差，其中；</p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　℃</b></p><p>　　四、加熱蒸汽消耗量和各效

46、蒸發(fā)水量的初步計算</p><p>　　原料液的比熱，水的比熱，計算中所需的參數(shù)見表2-2-5。</p><p><b>　　表2-2-5</b></p><p>　　第i效的蒸發(fā)量的計算式為</p><p><b>　　式(2-2-7)</b></p><p>　　式中：—

47、第效加熱蒸汽量，，當無額外蒸汽引出時，；</p><p>　　，—第效加熱蒸汽，二次蒸汽的汽化潛熱，，且；</p><p>　　，—分別為第效和第效物料的沸點；</p><p>　　—為第效的熱利用系數(shù)，取，；</p><p>　　第一效的熱量恒算式為：</p><p>　　因沸點進料，則，所以，</p>

48、<p>　　第二效的熱量恒算式為：</p><p>　　第三效的熱量恒算式為：</p><p><b>　　第四效的熱衡算式為</b></p><p>　　又因 式(2-2-8)</p><p>　　聯(lián)立式()～式()，可得</p><p>&l

49、t;b>　??； </b></p><p><b>　　； </b></p><p>　　五、各效外加熱蒸汽的傳熱量</p><p>　　1.理論加熱蒸汽傳熱量</p><p>　　，其中 式(2-2-9)</p>&

50、lt;p><b>　　； ；</b></p><p><b>　　； ；</b></p><p>　　2.實際加熱蒸汽傳熱量</p><p><b>　　式(2-2-10)</b></p><p><b>　?。?；</b></p>

51、;<p><b>　　； ；</b></p><p>　　六、蒸發(fā)器的傳熱面積</p><p>　　由蒸發(fā)器的傳熱方程可得， 式(2-2-11)</p><p>　　式中 ——蒸發(fā)器的熱流量，；——蒸發(fā)器的傳熱面積，；</p><p>　　——蒸發(fā)器的平均傳熱溫差，

52、K；——蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，。</p><p>　　由上式可見，計算傳熱面積需要知道傳熱溫差和傳熱系數(shù)。</p><p><b>　　(1)傳熱溫差</b></p><p>　　在蒸發(fā)器中，管外為蒸汽冷凝，為蒸汽溫度，其值恒定；管內(nèi)為溶液沸騰，為溶液沸點，多為定值，可視為恒溫差傳熱，故</p><p><b>　

53、　式(2-2-12)</b></p><p><b>　　則各效有效溫差：</b></p><p><b>　　℃； ℃；</b></p><p><b>　　℃； ℃；</b></p><p><b>　　(2)傳熱系數(shù)</b>

54、</p><p>　　蒸發(fā)器傳熱系數(shù)的計算是困難的。由于溶液在加熱面上被氣化濃縮，因而易于在壁面結(jié)晶或結(jié)垢，結(jié)垢熱阻很快增大，并且污垢熱阻隨溶液的種類變化較大而難于估算。對不易結(jié)晶或結(jié)垢的溶液，因為溶液在有限空間內(nèi)沸騰，其傳熱情況比大容積下的沸騰更為復雜。對于不同類型的蒸發(fā)器，其影響管內(nèi)溶液沸騰側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的因素和程度又有所不同?；谏鲜鲈颍舭l(fā)器的傳熱系數(shù)仍主要是根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)來選定。</p>

55、;<p>　　故，選取各效的傳熱系數(shù)為：</p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　； </b></p><p><b>　　(3)計算換熱面積</b></p><p><b>　　因為，則</b>&l

56、t;/p><p><b>　　；；</b></p><p><b>　　；；</b></p><p><b>　　七、蒸發(fā)器的校核</b></p><p>　　為了蒸發(fā)器的制造、安裝、庫存和操作的方便，通常是各效的傳熱面積相等。</p><p>　　故用式來

57、檢驗，若算出各效的傳熱面積不等的相對偏差大于規(guī)定值時，則應調(diào)整各效的有效溫差，并且重算傳熱面積，直至使傳熱面積相等或相近為宜。</p><p><b>　　式(2-2-13)</b></p><p>　　式中 ——規(guī)定的傳熱面積間的相對偏差，??；</p><p>　　——算出各效傳熱面積中最小者，</p><p>　

58、　——算出各效傳熱面積中最大者，</p><p>　　由于，為了蒸發(fā)器的制造、安裝、庫存和操作的方便，則應調(diào)整各效的有效溫差，并且重算傳熱面積。</p><p><b>　　八、工藝重算</b></p><p>　　1.重算各效傳熱面積</p><p><b>　　式(2-2-14)</b><

59、/p><p>　　2.重新分配各效有效溫差</p><p>　　設(shè)各效傳熱面積相等，從而重新分配各效有效溫差。</p><p><b>　　第一效的有效溫差</b></p><p><b>　　第二效的有效溫差</b></p><p><b>　　第三效的有效溫差<

60、;/b></p><p><b>　　第四效的有效溫差</b></p><p>　　3.重算各效料液質(zhì)量濃度</p><p>　　由所求得的各效蒸發(fā)量，可求各效料液的質(zhì)量濃度。</p><p>　　因為，其中，，各效物料的蒸發(fā)量值見表2-2-6。</p><p><b>　　表2-

61、2-6</b></p><p>　　則各效料液的質(zhì)量濃度：</p><p><b>　?。?</b></p><p><b>　??； </b></p><p>　　因末效完成液濃度和末效的二次蒸汽壓力均不變，則各種溫差損失可視為恒定，故末效溶液的沸點℃。</p><

62、;p>　　4.重算各效料液沸點和溫差損失</p><p>　　(1)液柱靜壓及流動阻力而引起的溫差損失</p><p>　　由于各效蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、外界環(huán)境不變以及暫且忽略各種因素的影響，所以可認為各效蒸發(fā)器內(nèi)因液柱靜壓及流動阻力而引起的溫差損失不變，即和不變。</p><p>　　(2)溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失</p><p>　　

63、溶液蒸汽壓降所造成的溫差損失，即。</p><p>　　的計算方法很多，常用的是杜林法則。當缺乏數(shù)據(jù)時，可用下式估算。</p><p><b>　　式(2-2-15)</b></p><p>　　根據(jù)各效料液質(zhì)量濃度，由圖（見附錄1）查得</p><p><b>　　；； </b></p>

64、;<p><b>　　故，；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　(3) 各效料液沸點</p><p>　　溶液的沸點與溶液的種類、濃度和壓力有關(guān)。</p><p>&

65、lt;b>　　式(2-2-16)</b></p><p>　　各效物料的沸點和各效的有效溫差參數(shù)見表2-2-7。</p><p><b>　　表2-2-7</b></p><p>　　5.重算加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量</p><p>　　原料液的比熱，水的比熱，重算過程中所需的參數(shù)見表2-2-8。&

66、lt;/p><p><b>　　表2-2-8</b></p><p>　　第一效的熱量恒算式為：</p><p><b>　　因沸點進料，則。</b></p><p><b>　　故，</b></p><p>　　第二效的熱量恒算式為：</p>

67、<p>　　第三效的熱量恒算式為：</p><p>　　第四效的熱量恒算式為：</p><p><b>　　又因</b></p><p>　　聯(lián)立式()～式()，可得</p><p><b>　　； </b></p><p><b>　??；

68、</b></p><p>　　與第一次計算結(jié)果比較，其相對誤差為</p><p>　　6.重算各效外加熱蒸汽的傳熱量</p><p><b>　　實際傳熱量，</b></p><p><b>　　，其中，；</b></p><p><b>　?。?&l

69、t;/b></p><p><b>　??； </b></p><p>　　7.重算蒸發(fā)器的傳熱面積</p><p>　　由蒸發(fā)器的傳熱方程可得， 式(2-2-17)</p><p>　　由上式可見，計算傳熱面積需要知道傳熱溫差和傳熱系數(shù)。</p><p>

70、;<b>　　(1)傳熱溫差</b></p><p>　　由上述重新分配各效有效溫差，所計算的各效物料有效溫差值見表2-2-9。</p><p><b>　　表2-2-9</b></p><p><b>　　(2)計算換熱面積</b></p><p><b>　　因為

71、，故：</b></p><p><b>　　； </b></p><p><b>　??； </b></p><p>　　8.重新校核蒸發(fā)器的換熱面積</p><p>　　為了蒸發(fā)器的制造、安裝、庫存和操作的方便，通常是各效的傳熱面積相等。</p><p>

72、　　一般用式進行檢驗，直至使傳熱面積相等或相近為宜。</p><p>　　因為，迭代計算結(jié)果合理，故取傳熱面積為158.2，為安全計，取安全系數(shù)為1.1，則換熱面積。</p><p>　　生蒸汽的經(jīng)濟程度，即生蒸汽可以蒸發(fā)水。</p><p><b>　　九、計算結(jié)果</b></p><p>　　工藝計算需要設(shè)計項目的結(jié)

73、果見表2-2-10。</p><p><b>　　表2-2-10</b></p><p>　　第三章 蒸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)的設(shè)計包含了機械、化工、力學、制圖等方面的知識，本設(shè)計采用的方法屬于簡化的工程做法。</p><p>　　第一節(jié) 蒸發(fā)器加熱室設(shè)計</p><p>

74、　　一、加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計</p><p>　　(1)加熱管尺寸的選擇：直徑為，長為的鋼管；</p><p>　　(2)加熱管數(shù)的初步估計：</p><p>　　(根) 式(3-1-1)</p><p><b>　　二、加熱管的排列</b></p><p>　　由于蒸發(fā)器的殼程走

75、的是飽和水蒸氣，不易結(jié)構(gòu)，故采用結(jié)構(gòu)緊湊的正三角</p><p>　　形排列。又由于加熱管中心矩宜不小于1.25倍的加熱管外徑，故常用的加熱管中心矩，故取中心矩。</p><p>　　三、加熱室內(nèi)徑、壁厚及加熱管根數(shù)的確定</p><p>　　1. 確定加熱室的內(nèi)徑和壁厚</p><p>　　加熱室內(nèi)徑和加熱管數(shù)采用作圖法來確定，具體作法是：

76、先計算管束中心線上管數(shù)，管子按正三角形排列時， 式(3-1-2)</p><p><b>　　故</b></p><p>　　估算加熱室內(nèi)徑，即，其中，～。</p><p>　　故，～ 式(3-1-3)</p><p>　　～ 根據(jù)標準取整

77、得，。</p><p>　　由筒體內(nèi)徑查取最小壁厚。</p><p><b>　　2. 壁厚的較核</b></p><p>　　壁厚的最小厚度計算公式： 式(3-1-4)</p><p>　　其中，——工作壓力，取0.6MPa；——殼體直徑，1100mm</p><p&

78、gt;　　——許用應力，111Mpa；—— 焊縫系數(shù)，取值為0.85</p><p>　　—— 腐蝕余量，3mm</p><p>　　，故壁厚合適且滿足強度要求。</p><p>　　3. 加熱管數(shù)目的確定</p><p>　　加熱管在管板上的分布按照等邊三角形排列，最接近筒體內(nèi)壁的管子與內(nèi)壁的距離大于等于10+d/2的原則排列管子，管子均勻

79、對稱，見管板布置圖3-1-1。</p><p>　　圖3-1-1 管板布置圖</p><p>　　依據(jù)筒體內(nèi)徑，考慮到物料結(jié)垢，蒸汽流量不穩(wěn)定等元素影響有效傳熱面積。綜合考慮，故取加熱管根數(shù)為223根，則蒸發(fā)器的換熱面積。</p><p><b>　　由得，換熱面積。</b></p><p>　　四、管板與筒體法蘭設(shè)計&

80、lt;/p><p><b>　　1.管板設(shè)計</b></p><p>　　管板是蒸發(fā)器裝置的一個重要元件，它除了與管子和殼體等連接外，還是一個主要的受壓元件。對管板的設(shè)計，除滿足強度要求外，還應合理的考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)DN=1100mm，P=0.6Mpa，選擇整體管板兼作法蘭，結(jié)構(gòu)如圖3-1-2。</p><p>　　圖3-1-2 整體管板<

81、;/p><p>　　查文獻[1]和[2]得：</p><p>　　表3-1-1 整體管板尺寸</p><p>　　查文獻[12]，得管板管孔直徑及允許偏差為。</p><p><b>　　2.管箱法蘭設(shè)計</b></p><p>　　管箱法蘭是蒸發(fā)裝置中的一個重要元件，與殼體和封頭等連接。對管箱法蘭

82、的設(shè)計，不僅要滿足強度要求，還應合理的考慮其結(jié)構(gòu)設(shè)計。根據(jù)DN=1100mm，P=0.6Mpa，查文獻[15]，選擇乙型平焊法蘭，結(jié)構(gòu)如圖3-1-3。</p><p>　　圖3-1-3 筒體法蘭</p><p><b>　　查文獻[15]得：</b></p><p>　　表3-1-2 筒體法蘭尺寸</p><p>&l

83、t;b>　　五、折流板設(shè)計</b></p><p>　　為了提高殼程流體的流速，增加湍流程度，并使殼程流體垂直沖刷管束，以改善傳熱，增大殼程流體的傳熱系數(shù)，同時減少結(jié)垢。</p><p>　　折流板采用單弓形折流板如圖3-1-4，折流板缺口弦高，折流板間距，折流板厚度取。</p><p>　　圖3-1-4 單弓形折流板</p><

84、;p>　　折流板板數(shù)塊，故取折流板數(shù)=5塊。</p><p>　　那么離管板最近的折流板距離。</p><p>　　查文獻[1]和[2]得，折流板管孔直徑及允許偏差為。</p><p>　　六、拉桿、定距管設(shè)計</p><p>　　折流板一般采用拉桿與定距管等元件與管板固定，采用拉桿定距管形式。</p><p>

85、<b>　　圖3-1-5 拉桿</b></p><p>　　查文獻[4]表45得：</p><p>　　表3-1-3 拉桿尺寸</p><p>　　第二節(jié) 蒸發(fā)器接管設(shè)計</p><p>　　蒸發(fā)器有如下主要接管：物料的進出接管、冷凝水出口接管、加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管和不凝氣體接管。</p>&l

86、t;p>　　流體進出口接管的內(nèi)徑按下式計算：</p><p><b>　　式(3-1-5)</b></p><p>　　式中 ——溶液的質(zhì)量流量，；——溶液的密度，；</p><p>　　——溶液流速，； ——溶液接管內(nèi)徑，；</p><p><b>　　一、物料進口接管</b>

87、</p><p>　　對于并流加料的四效蒸發(fā)，第一效溶液的流量最大，若各效設(shè)備采用統(tǒng)一尺寸，應根據(jù)第一效溶液流量來確定接管。溶液的適宜流速按強制流動考慮。</p><p>　　第一效進口溶液參數(shù)見表。</p><p><b>　　表3-2-1</b></p><p>　　故物料進口接管的內(nèi)徑：</p>&l

88、t;p><b>　　式(3-1-6)</b></p><p>　　為了方便起見，物料進口接管可取統(tǒng)一管徑。查文獻[12]得：</p><p>　　進料進口接管外徑為108mm，公稱通徑為100mm，壁厚為4mm。</p><p>　　物料進口管內(nèi)流速的核算：</p><p>　　管內(nèi)流速 式(3-1-

89、7)</p><p>　　物料進口接管內(nèi)流速在范圍之列，符合要求。</p><p><b>　　二、冷凝水出口接管</b></p><p>　　冷凝水的排出一般屬于自然流動（有泵抽出的情況除外），接管直徑應由各效加熱蒸汽消耗量較大者確定，故取加熱蒸汽消耗量。</p><p>　　第一效進口溶液參數(shù)見表。</p>

90、;<p><b>　　表3-2-2</b></p><p>　　故冷凝水出口接管的內(nèi)徑：</p><p><b>　　式(3-1-8)</b></p><p>　　為了方便起見，冷凝水出口接管可取統(tǒng)一管徑。查文獻[12]表1-2-2，得：</p><p>　　冷凝水出口管外徑為45mm

91、，公稱通徑為40mm，壁厚為2.5mm。</p><p>　　冷凝水管內(nèi)流速的核算：</p><p>　　管內(nèi)流速 式(3-1-9)</p><p>　　冷凝水管內(nèi)流速在范圍之列，符合要求。</p><p>　　三、加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管</p><p>　　若各效結(jié)構(gòu)尺寸一致，則二次蒸氣體積流

92、量應取各效中最大者。一般情況下，末效體積流量最大，故取二次蒸氣蒸發(fā)量。</p><p>　　第一效進口溶液參數(shù)見表。</p><p><b>　　表3-2-3</b></p><p>　　故加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管內(nèi)徑：</p><p><b>　　式(3-1-10)</b></p&g

93、t;<p>　　為了方便起見，進出口可取統(tǒng)一管徑。查文獻[12]表1-2-2，得：</p><p>　　加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管外徑為426mm，公稱通徑為400mm，壁厚為13mm。</p><p>　　加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管內(nèi)流速的核算：</p><p>　　管內(nèi)流速 式(3-1-11)</p><

94、p>　　蒸汽接管流速在范圍之列，符合要求。</p><p><b>　　四、物料出口接管</b></p><p>　　若各效結(jié)構(gòu)尺寸一致，則物料體積流量應取各效中最大者。一般情況下，末效體積流量最大，故取二次蒸氣蒸發(fā)量。</p><p>　　第一效進口溶液參數(shù)見表。</p><p><b>　　表3-2-

95、4</b></p><p>　　故加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口的接管內(nèi)徑：</p><p><b>　　式(3-1-12)</b></p><p>　　為了方便起見，物料出口接管可取統(tǒng)一管徑。查文獻[12]表1-2-2，得：</p><p>　　物料出口接管外徑為426mm，公稱通徑為400mm，壁厚為13mm

96、。</p><p>　　物料出口接管內(nèi)流速的核算：</p><p>　　管內(nèi)流速 式(3-1-13)</p><p>　　物料出口接管流速在范圍之列，符合要求。</p><p>　　五、不凝氣體出口接管</p><p>　　若各效結(jié)構(gòu)尺寸一致，則不凝氣體體積流量應取各效中最大者。為了方便起</p>

97、;<p>　　見，不凝氣體出口接管可取統(tǒng)一管徑，可取參數(shù)與冷凝水出口接管一致。</p><p>　　查文獻[12]得：不凝氣體出口接管外徑為45mm，公稱通徑為40mm，壁厚為2.5mm。</p><p><b>　　六、防沖擋板的確定</b></p><p>　　為了防止殼程蒸汽進口處流體對加熱管表面的直接沖刷，而引起侵蝕及震　

98、　動，以保護換熱管，設(shè)計防沖擋板，結(jié)構(gòu)如圖3-2-1。</p><p>　　圖3-2-1 防沖擋板</p><p>　　防沖板外表面到殼體內(nèi)壁的距離，防沖板直徑，防沖板厚度取，厚度取，采用Q235B-B材料，防沖板固定形式為防沖板焊接在圓筒上。</p><p>　　七、蒸發(fā)器接管法蘭的確定</p><p>　　蒸發(fā)器接管法蘭選用凸面管法蘭。&

99、lt;/p><p>　　圖3-2-2 接管法蘭</p><p><b>　　查文獻[2]得</b></p><p>　　表3-2-5 接管法蘭尺寸</p><p>　　八、蒸發(fā)器接管伸出長度的確定</p><p>　　蒸發(fā)器接管伸出長度按下式計算：</p><p><b

100、>　　式(3-1-14)</b></p><p>　　式中 ——接管伸出長度，； ——保溫層厚度，；</p><p>　　——接管法蘭厚度，； ——接管法蘭的螺母厚度，；</p><p>　　蒸發(fā)器接管中各參數(shù)見表。</p><p>　　表3-2-6 接管各參數(shù)</p><p>　　(1)進料

101、接管伸出長度確定</p><p><b>　　，故取</b></p><p>　　(2)出料口接管伸出長度確定</p><p><b>　　，故取</b></p><p>　　(3)蒸汽進口與二次蒸汽出口接管伸出長度確定</p><p><b>　　，故取</

102、b></p><p>　　(4)冷凝液出口接管伸出長度確定</p><p><b>　　，故取</b></p><p>　　(5)不凝氣出口接管伸出長度確定</p><p><b>　　，故取</b></p><p>　　九、蒸發(fā)器接管安裝位置的確定</p>

103、<p>　　蒸發(fā)器接管安裝位置按下式計算：</p><p><b>　　式(3-1-15)</b></p><p>　　式中 ——接管安裝位置，； ——保溫層厚度，；</p><p>　　——接管法蘭厚度，； ——接管法蘭的螺母厚度，；</p><p>　　(1)進料口接管安裝位置確定</p

104、><p>　　接管中心軸與筒體中心軸重合。</p><p>　　(2)出料口接管安裝位置確定</p><p>　　由于進料口接管管徑較大，故進料口接管位置應有補強圈來起加強作用。</p><p><b>　　，則取整。</b></p><p>　　(3)蒸汽進口接管安裝位置確定</p>

105、<p>　　由于進料口接管管徑較大，故進料口接管位置應有補強圈來起加強作用。</p><p><b>　　，則取整。</b></p><p>　　(4)不凝氣體出口接管安裝位置確定</p><p>　　為了停車時方便排出蒸發(fā)裝置中的蒸汽，故設(shè)計排氣管。由于不凝氣體出口接管安裝位置無補強圈，故不凝氣體出口接管安裝位置可取最小尺寸。由于，

106、則取整。</p><p>　　(5)冷凝液出口接管安裝位置確定</p><p>　　為了停車時方便排出蒸發(fā)裝置中多余的冷凝液以免影響傳熱效率，故設(shè)計排</p><p>　　液管。由于冷凝液出口接管位置無補強圈，故冷凝液出口接管安裝位置可取最小尺寸。為了保證多余的冷凝液能夠順利的流出，則取冷凝液出口接管安裝位置。</p><p>　　第三節(jié) 加

107、熱室其他結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　一、管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　1.下管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　圖3-3-1 下管箱結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于蒸發(fā)器屬于單程蒸發(fā)器，筒體內(nèi)徑，且采用軸向接管。選用標準橢圓封頭，根據(jù)，查得。</p>

108、<p><b>　　2.上管箱結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　圖3-3-2 上管箱結(jié)構(gòu)</p><p>　　由于蒸發(fā)器需安裝視鏡，，故選擇A型管箱。因為蒸發(fā)器屬于單程蒸發(fā)器，筒體內(nèi)徑，，且采用徑向接管，接管尺寸。選用標準橢圓封頭，根據(jù)，查得。</p><p><b>　　二、支座選用</b></p&g

109、t;<p>　　選擇BN型耳式支座， 結(jié)構(gòu)見圖2-3-3。</p><p>　　圖3-3-3 BN型耳式支座結(jié)構(gòu)</p><p>　　根據(jù)筒體內(nèi)徑D，查文獻[2]，得蒸發(fā)器的支座的設(shè)計參數(shù)見表3-3-1。</p><p>　　表3-3-1 BN型耳式支座</p><p>　　三、蒸發(fā)器封頭的選擇</p><

110、p>　　蒸發(fā)器頂蓋與底蓋封頭均選擇有折邊標準橢圓封頭。</p><p>　　圖3-3-4 有折邊標準橢圓封頭</p><p><b>　　查文獻[1]得：</b></p><p>　　表3-3-2 有折邊標準橢圓封頭</p><p><b>　　四、視鏡設(shè)計</b></p>&l

111、t;p><b>　　查文獻[12]，得</b></p><p>　　表3-3-3 視鏡尺寸</p><p>　　視鏡位置的最小尺寸：</p><p><b>　　式(3-3-1)</b></p><p>　　式中 —視鏡外徑，mm；—法蘭厚度，mm</p><p>　

112、　視鏡安裝高度取250mm。</p><p><b>　　五、墊片選擇</b></p><p>　　墊片材料選擇石棉橡膠墊片，查文獻[12]，得</p><p>　　表3-3-4 墊片選擇</p><p>　　六、加熱管與管板的連接</p><p>　　管子與管板的連接采用強度含連接，結(jié)構(gòu)強度高

113、，抗拉脫力強，在高溫高</p><p>　　壓下能保證連接處的緊密性和抗拉脫能力，查化工單元過程及設(shè)備設(shè)計表4-20，管端伸出長度=3.0，=5mm，查文獻[12]選擇結(jié)構(gòu)見圖3-3-5。</p><p>　　圖3-3-5 加熱管與管板的連接</p><p>　　七、管板與殼體及管箱的連接</p><p>　　1.管板與殼體的連接</p

114、><p>　　查文獻[12]，選擇結(jié)構(gòu)見圖3-3-6。</p><p>　　圖3-3-6 管板與殼體的連接</p><p>　　2.管箱與殼體的連接</p><p>　　查文獻[12]，選擇結(jié)構(gòu)見圖3-3-7。</p><p>　　圖3-3-7 管箱與殼體的連接</p><p>　　第四節(jié) 蒸發(fā)

115、裝置元件強度校核</p><p><b>　　一、殼體的強度計算</b></p><p>　　根據(jù)工藝條件殼程的設(shè)計壓力，焊縫采用雙面對接焊局</p><p>　　無損傷，焊接接頭系數(shù)，材料選用20，其許用應力，殼體腐蝕余量，計算厚度為：</p><p><b>　　式(3-4-1)</b><

116、/p><p>　　殼體的名義厚度 式(3-4-2)</p><p>　　故取殼體的名義厚度，考慮到蒸發(fā)器立式擺放，殼體需要安裝支座，為此應適當增加殼體厚度，則殼體壁厚。</p><p><b>　　二、管箱的強度計算</b></p><p>　　根據(jù)工藝條件殼程的設(shè)計壓力，焊縫采用雙面對接焊

117、局無損傷，焊接接頭系數(shù)，材料選用20，其許用應力，殼體腐蝕余量，計算厚度為：</p><p><b>　　式(3-4-3)</b></p><p>　　殼體的名義厚度 式(3-4-4)</p><p>　　故取殼體的名義厚度，考慮到蒸發(fā)器立式擺放，殼體需要安裝支座，為此應適當增加殼體厚度，則殼體壁厚。</

118、p><p><b>　　三、管板強度計算</b></p><p>　　采用TEMA設(shè)計法，根據(jù)設(shè)計壓力，焊縫采用雙面對接焊局無損傷，焊接接頭系數(shù)，材料選用16MnR，其許用應力，殼體腐蝕余量，計算厚度為：</p><p>　　必需的彎曲強度 式(3-4-5)</p><p>

119、;　　必需的剪切強度 式(3-4-6)</p><p>　　式中 D—板計算直徑，mm；d—管孔直徑，mm；</p><p>　　K—結(jié)構(gòu)系數(shù)，K=1.0；—最外圈管子當量中心圓直徑，mm；</p><p><b>　　必需的彎曲強度 </b></p><p><

120、;b>　　必需的剪切強度 </b></p><p>　　管板的名義厚度 式(3-4-7)</p><p>　　根據(jù)管板名義厚度，查標準管板數(shù)據(jù)所得，即管板符合強度要求。</p><p><b>　　四、水壓試驗</b></p><p>　　為了檢查蒸發(fā)器的強度和致密性，故

121、進行水壓試驗。</p><p><b>　　液壓試驗壓力規(guī)定：</b></p><p><b>　　式(3-4-8)</b></p><p>　　式中 —殼體的試驗壓力，Mpa；—設(shè)計壓力，MPa</p><p>　　—試驗溫度下材料的許用應力，MPa</p><p>　　

122、—設(shè)計溫度下材料的許用應力，Mpa</p><p>　　液柱靜壓力 式(3-4-9)</p><p><b>　　式(3-4-10)</b></p><p><b>　　校核殼體的應力：</b></p><p><b>　　式(3-4-11)</b&g

123、t;</p><p>　　查化工容器設(shè)計附錄得：材料在常溫時</p><p><b>　　式(3-4-12)</b></p><p><b>　　故水壓試驗安全。</b></p><p>　　第四章 蒸發(fā)輔助設(shè)備的設(shè)計</p><p>　　蒸發(fā)輔助設(shè)備主要有預熱器、氣液分離器

124、和冷凝器等</p><p>　　第一節(jié) 蒸汽預熱器的設(shè)計</p><p><b>　　一、設(shè)計參數(shù)</b></p><p>　　在預熱器設(shè)計的計算中，已知參數(shù)是：原料夜的處理量、溫度℃、濃度和比熱容，加熱蒸汽的壓力，其飽和溫度℃和汽化潛熱。</p><p>　　從預熱器中出來物料的溫度要求：用生蒸汽加熱至第一效沸點℃。&

125、lt;/p><p>　　預熱器設(shè)計需要設(shè)計的項目是：預熱器的內(nèi)徑、預熱器的傳熱面積。</p><p><b>　　二、計算生蒸汽用量</b></p><p><b>　　式(4-1-1)</b></p><p><b>　　其中：；</b></p><p>

126、<b>　　℃</b></p><p><b>　　由此可得：</b></p><p><b>　　式(4-1-2)</b></p><p><b>　　三、平均溫差</b></p><p>　　計算公式為：

127、 式(4-1-3)</p><p>　　其中：ψ——溫差修正系數(shù)取0.8；℃；</p><p><b>　　℃；℃</b></p><p><b>　　所以：</b></p><p><b>　　℃</b></p><p><b>　　四、換熱

128、面積的計算</b></p><p>　　選取換熱器的類型為單程換熱器，定換熱系數(shù)～</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　　由此可得換熱面積：</b></p><p><b>　　式(4-1-4)</b></p><p

129、>　　為安全計，取安全系數(shù)為1.04，則換熱面積。</p><p><b>　　五、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　1.加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計</p><p>　　(1)加熱管尺寸的選擇：直徑為，長為的無縫鋼管；</p><p>　　(2)加熱管數(shù)的初步估計：</p><p>　

130、　(根) 式(4-1-5)</p><p><b>　　2.加熱管的排列</b></p><p>　　由于蒸發(fā)器的殼程走的是飽和水蒸氣，不易結(jié)構(gòu)，故采用結(jié)構(gòu)緊湊的正三角</p><p>　　形排列。又由于加熱管中心矩宜不小于1.25倍的加熱管外徑，故常用的加熱管</p><p>　　中心矩，故取中心矩。&

131、lt;/p><p><b>　　3.筒體直徑的計算</b></p><p>　　筒體內(nèi)徑和加熱管數(shù)采用作圖法來確定，具體作法是：先計算管束中心線上管數(shù)，管子按正三角形排列時， 式(4-1-6)</p><p><b>　　故</b></p><p>　　估算加熱室

132、內(nèi)徑，即，其中，～ 式(4-1-7)</p><p><b>　　故，～</b></p><p>　　～ 根據(jù)標準取整得，。</p><p>　　由筒體內(nèi)徑，查取最小壁厚。</p><p><b>　　4.壁厚的較核</b></p><p>　　壁厚的最小厚度計算公