３三效并流蒸发设计计算（如图4）
３.１估计各效蒸发量和完成液浓度
Fx0=（F-W）x3……………………………………………（1）
其中 F—每小时的进料量，Kg/h
W—每小时的水份蒸发总量，Kg/h
W＝F（1－ ）＝14027.8×（1－ ）＝8416.7Kg/h
因并流加料，存在着自蒸发，又蒸发中无额外蒸气引出，可取
由(4)式两边同时除以 得:
Wi=Diri/ +(Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)/ - / ……（5）
由式(5)去掉- / ,乘以热利用系数ηi，表示上式得:
Wi=ηi［Diri/ +( Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)/ - / ］
2214
2355
３.２.１求各效因溶液沸点而引起的温度损失Δ’
根据各效二次蒸气温度（也即相同压力下水的沸点）和各完成液浓度xi，由NaOH水溶液杜林线图可得各效NaOH的沸点tAi分别为
tA1=143℃tA2=125℃tA2=78℃
则各效由于溶液沸点比水的沸点升高而引起的温差损失
Δ1＇= tA1- T1＇=143–137.7 = 5.3℃
所以Pav1= P1＇+ =340 + =346.6 kPa
Pav2= P2＇+ =180 + =187.6 kPa
Pav3= P3＇+ = 20 + = 28.6 kPa
由平均压力查得对应饱和温度为
T'Pav1=138.5℃T'Pav2=118.1℃T'Pav3=67.9℃
所以溶液的沸点升高
Δ1＇＇= T＇Pav1–T‘1= 138.5–137.7 = 0.8℃
在(4)式，其中
Di——第i效加热蒸气量,Kg/h
ri——第i效加热蒸汽的汽化潜热,KＪ/Kg
——第i效二次蒸汽的汽化潜热, KＪ/Kg
cp0——原料液的比热容,KＪ/(Kg/℃)
cpw——水的比热容, KＪ/(Kg/℃)
ti,ti-1——分别为地i效和第i-1效溶液的温度(沸点), ℃
——热损失量,KＪ
2.2.1中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器（如图2）又称标准蒸发器。其加热室由一垂直的加热管束（沸腾管束）构成，管束中央有一根直径较大的管子叫做中央循环管，其截面积一般为加热管束截面积的４０％～
１００％。加热管长一般为１～２m，直径２５～７５mm，长径比为２０～４０。其结构紧凑、制造方便、操作可靠，是大型工业生产中使用广泛且历史长久的一种蒸发器。至今在化工、轻工等行业中广泛被采用。但由于结构上的限制，其循环速度较低（一般在０.５m/s以下）；管内溶液组成始终接近完成液的组成，因而溶液的沸点高、有效温差小；设备的清洗和检修不够方便。其适用于结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。
= =20 kPa
由各效的二次蒸汽压从手册中可查得相应的二次蒸汽的温度和气化潜热，列于表1
表1有关数据列表
效数
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
二次蒸气压力 , kPa
340
180
20
二次蒸气温度Ti＇，℃
(即下一效加热蒸汽温度)
137.7
116.6
60.1
二次蒸气的气化潜热ri＇，KJ/Kg
(即下一效加热蒸气的氢化热)
2155
2.2.2强制循环蒸发器
强制循环蒸发器（如图3）是依靠外加力——循环泵使液体进行循环。它的加热室有卧式和立式两种结构，液体循环速度大小由泵调节。根据分离室循环料液进出口的位置不同，它又可以分为正循环强制蒸发器及逆循环强制蒸发器，循环料液进口位置在出口位置上部的称为正循环，反之为逆循环。逆循环强制蒸发器具有更多优点。
对于沸点进料t0=t1,考虑到NaOH溶液浓度浓缩热影响，热利用系数算式为 =0.98-0.7
其中 为第i效蒸发器中液料溶质质量分数的变化.
1=0.98-0.7×(0.1467-0.12)=0.9613
１.２.３.８ 厂址：天津地区
2设计方案简介
2．1工艺流程简介
多效蒸发的目的是：通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用，以节约蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。目前根据加热蒸汽和料液流向的不同，多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。本设计根据任务和操作条件的实际需要，采用了并流式的工艺流程。下面就此流程作一简要介绍。
湖南师范大学
《化工原理》课程设计说明书
设计题目NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计
学生姓名周娟
指导老师罗大志
学 院树大学院
专业班级制药工程08级1班
完成时间2010年11月
《化工原理》课程设计成绩评定栏
评定基元
评审要素
评审内涵
满分
指导教师实评分
评阅教师实评分
设计说明书，40%
格式规范
设计说明书是否符合规定的格式要求
强制循环蒸发器用于避免在加热面上沸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；
并流流程也称顺流加料流程（如图1），料液与蒸汽在效间同向流动。因各效间有较大的压力差，液料自动从前效流到后效，不需输料泵；前效的温度高于后效，料液从前效进入后效呈过热状态，过料时有闪蒸出现。此流程有下面几点优点：①各效间压力差大，可省去输料泵；②有自蒸发产生，在各效间不必设预热管；③由于辅助设备少，装置紧凑，管路短，因而温度损失小；④装置操作简便，工艺条件稳定，设备维修工作减少。同样也存在着缺点：由于后效温度低、浓度大，因而料液的黏度增加很大，降低了传热系数。因此，本流程只适应于黏度不大的料液。
强制循环蒸发器蒸发设备的一类。溶液在设备内的循环主要依靠外加动力所产生的强制流动。循环速度一般可达1.5-3.5米/秒。传热效率和生产能力较大。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。
7参考文献……………………………………………………………25
8后记…………………………………………………………………26
１ 设计任务
１.１设计题目
NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计。
１.２设计任务及操作条件
１.２.１处理能力101000吨／年NaOH水溶液
１.２.２设备型式强制循环管式蒸发器
１.２.３Leabharlann 作条件Δ2＇= tA2–T2＇=125–116.6 =8.4℃
Δ3＇= tA3–T3＇=78–60.1 =17.9℃
所以 ℃
３.２.２求由于液柱静压力而引起的沸点升高（温度）损失Δ’’
为方便起见，以液层中点处压力和沸点代表整个液层的平均压力和平均温度，根据流体静力学方程，液层的平均压力
Pav= Pi＇+ （其中l为液面高度，m）…………（3）
因有效总温差为 =(Ts-Tk)-
由手册查得500kPa饱和汽温度为151.7℃，气化潜热为2113KJ/Kg,所以 = (Ts-T’3)- i= 151.7-60.1- 44.7 =46.9℃
3.３ 加热蒸气消耗量和各效蒸发水量的初步计算由热量衡算式＇
Qi=Diri=(Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)+Wi + ………（4）
液体在加热管内的循环流速通常在1.2~3.0米/秒范围之内(当悬浮液中晶粒多,所用管材硬度低，液体粘度较大时，选用低值)，加热管可以是立式单程、立式双程、卧式单程、卧式双程，后两者者设备总高较小但管子不易清洗且易磨损管壁。
循环泵的扬程要与循环系统的阻力匹配，一般是流量大扬程低。由于溶液温度接近沸点在泵的选型时要注意气蚀问题。
x1= = = 0.1467
x2= = = 0.1941
x3=0.30
３.２ 估计各效液的沸点和有效总温差
设各效间压力降相等，则总压力差为
Δpi= = =160 kPa
由各效压力差可求得各效蒸发室的压力，即
=P1-ΔPi= 500–160 =340 kPa
= P1- 2ΔPi=500-2×160=180 kPa
上课出勤
上课出勤考核
5
制图出勤
制图出勤考核
5
答辩成绩，10%
内容表述
答辩表述是否清楚
5
回答问题
回答问题是否正确
5
100
综合成绩成绩等级
指导教师评阅教师答辩小组负责人
(签名) (签名) (签名)
年月日年月日年月日
说明:评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)。
1设计任务……………………………………………………………4
2设计方案简介………………………………………………………5
3 三效并流蒸发设计计算……………………………………………7
4蒸发器的主要结构尺寸的计算……………………………………17
5 蒸发装置的辅助设备的选用计算…………………………………19
6附图…………………………………………………………………22
Δ2＇＇= T＇Pav2–T‘2= 118.1–116.6 =1.5℃
Δ3＇＇= T＇Pav3–T‘3= 67.9–60.1 =7.8℃
故 ＇＇= 0.8 + 1.5 + 7.8 =10.1℃