化工原理课程设计三效逆流蒸发器
W2?三、传热速率方程 第一效，
第二效，
W1r1'?(Fc0?W1cW)(T1?T0)r2'η2
Q1?D1r1?K1A1(Ts?T1)
Q2?W1r1'?K2A2(Ts,2?T2)
TT其中s为热蒸汽的冷凝温度，s,2为来自第一效的二次蒸汽在第二效的冷凝
温度，
''''''T?T?(?????) s,21四、传热面积计算
QiA? iKi?Tm
其中，K为蒸发器的加热室传热系数，?Tm为加热室两侧的平均温差。Q为蒸发器加热室的传热速率，称为蒸发器的热负荷，根据加热室的热量衡算求得，如果忽略加热室的热损失，则Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量。 Q
?D(Hs?hc)?Dr
2.1.2设计计算
1.估算各效蒸发量和完成液浓度 总蒸发量：
F=2.5×104吨/年=2.5×104÷330÷24=3157kg/h
W?F(1?x00.1)?3157?(1?)?2367.8 x10.4因并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出，可设
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Ｗ1: Ｗ2: Ｗ3＝1.0:1.1:1.2 Ｗ＝Ｗ1＋Ｗ2＋Ｗ3＝3.3Ｗ1 解得： Ｗ1＝
2367.8＝717.5kg/h 3.3Ｗ2＝717.5×1.1＝789.2kg/h Ｗ3＝717.5×1.2＝861kg/h 完成液的浓度：
Fx03157?0.1x1???0.13
F?W13157?717.5x2?Fx03157?0.1??0.19
F?W1?W23157?717.5?789.2x3?0.40
2.估算各效溶液的沸点和有效温度差
设各效间压强降相等，则总压强为：
???＝?1??k?500?15.5?484.5kPa
各效间的平均压强差为
??i ＝
????484.5?161.533kPa
于是二次蒸汽压强：
?1'?338.5kPa?2'?177kPa?3'?15.5kPa中：
4
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各效的二次蒸汽压强，从书中查的相应的二次蒸汽温度和比汽化焓列于下表
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效数 参数 '?二次蒸汽压强i，kPa 1 338.5 2 177 3 15.5 二次蒸汽温度?i，℃（即下一效加热蒸汽温度） 二次蒸汽的比汽化焓ri，''137.6 116.2 53.5 kj/kg(即下一效加热蒸汽的比汽化焓) 2155 2215 2370 '?(1)各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失根据各效的二次蒸汽温
度?i（亦即相同压强下水的沸点）和各效完成液的浓度xi，由NaOH水溶液的杜林线图查的各效溶液的沸点tA,i分别为:
tA,1＝138.5℃ tA,2＝123.1℃ tA,3＝65.3℃ 则各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失为 ?1＝tA,1-T1＝138.5-137.6＝0.9℃
''t?T 2＝A,2-2＝123.1-116.2＝6.9℃
''' ?3＝tA,3-T3＝79.3-53.5＝25.8℃ 所以
''??＝0.9＋6.9＋25.8＝33.6℃
(2)各效由于溶液静压强所引起的温度差损失?'' 根据 ?m＝
得
?m,1＝339×103＋＝346×103Pa＝346kPa
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?m,2＝178×103＋＝186×103 Pa＝186kPa ?m,3＝15×103＋＝24×103 Pa＝24kPa
根据各效溶液的平均压强，由书中查得对应的饱和温度为：
Tm,1＝138.3℃ Tm,2＝117.6℃ Tm,3＝65.0℃
从而得
''?'1＝Tm,1-T1＝138.3-137.6＝0.7℃
?''2＝Tm,2-T2'＝117.6-116.2＝1.4℃
?''3＝Tm,3-T3'＝65.0-53.5＝11.5℃
所以
''''''????＝＋＋?3＝0.7＋1.4＋11.5＝13.6℃ 21''（3）由于流体阻力产生压强降所引起的温度差损失 根据经验取
'''''''''??? 1＝2＝3＝1℃
所以
''''''''''''??? ?＝1＋2＋?3＝3℃
（4）各效溶液的沸点和有效总温度差 溶液的沸点
'tT 1＝1＋?1＝137.6＋0.9＋0.7＋1＝140.2℃
t2＝T2'＋?2＝116.2＋6.9＋1.4＋1＝125.5℃
t3＝T3'＋?3＝53.1＋25.8＋11.5＋1＝91.4℃
有效总温度差
'?tT?T ?＝1k???
??＝（151.7-53.5）-（33.6＋13.6＋3） ＝48℃
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3.加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算
第一效：根据热量衡算式 沸点加料，t0=t1=140.2℃，
η1=0.98-0.007Δx=0.98-0.007×（13-10）=0.959
加热蒸汽的冷凝热为2113kJ/kg。
W1＝=0.959×=0.940?1
第二效的焓衡量式为：
?W1r2(Fcp,0?W1cp,W1)?t1?t2??W2??2?'?? 'rr2?2??2＝0.98-0.007×（x2-x1）
＝0.98-0.007×（19-13）＝0.938
查表得
cp,W1?4.282 kJ/(kg·℃)
?2155?W1(3157?3.7?4.282?W1)?140.2?125.5???W2＝0.938? ?22152215?? ＝0.886W1＋72.25
＝0.832D1＋72.25 （b）
第三效的焓衡量式为：
?W2r3(Fcp,0?W1cp,W1?W2cp,W2)?t2?t3??W3??3?'??h 'rr3?3??3＝0.98-0.007×（x3-x2）
＝0.98-0.007×（40-19）＝0.833
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