1、四川理工學院畢業設計 40萬噸/年NaCl蒸發工段設計學生： 學號：專業： 班級： 指導老師： 四川理工學院材化學院2011年6月IV四川理工學院本科畢業設計 摘要摘要本設計為真空制鹽中蒸發工段設計，涉及到流程選擇與蒸發器設計。設計采用四效并流真空蒸發工藝，選擇外加熱強制循環蒸發器。本設計主要工藝流程為原料鹵水進入加熱室加熱，通過循環泵進入蒸發室蒸發，排出鹽漿和母液，二次蒸汽則進入下一效，冷凝水進入閃發桶閃發再利用。設計中包含物料衡算熱量衡算與設備計算選型等部分，熱量衡算部分為通過每一效進出口熱量計算得到各效之間蒸發室蒸發水量關系，再由此得到傳熱面積。選型部分包括蒸發器和平衡桶閃發桶以及接管計

2、算選型，附帶流程圖與裝配圖。關鍵詞：鹵水；蒸發； 外加熱強制循環蒸發器；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.朗讀顯示對應的拉丁字符的拼音Keywords：Brine ; Evaporation ; Exterior heating forcefully recycling evaporator ; Four effect and flow ;四川理工學院本科畢業設計 目錄目錄1.緒論11.1鹽的產品特性11.2制鹽工業發展史11.3我國制鹽行業發展概況22.真空制鹽蒸

5、發工段32.1概述32.2蒸發過程32.3蒸發操作的分類32.4蒸發工藝流程的選擇42.5蒸發設備42.6蒸發器選型52.7四效并流強制循環蒸發工藝簡述63工藝計算73.1計算依據73.2物料計算73.2.1總物料衡算73.2.2溫度損失及有效溫差計算93.3熱量衡算103.3.1各種計算參數103.3.2衡算過程103.4傳熱系數的校核203.4.1一效傳熱系數校核203.4.2二效傳熱系數的校核213.4.3三效傳熱系數的校核233.4.4四效傳熱系數的校核253.4.5各效數據計算263.5熱量與能量衡算總表274.設備的計算與選型294.1蒸發器型號294.2加熱室的設計294.2.1

6、加熱室尺寸294.2.2上循環管294.2.3下循環管304.3蒸發室的設計314.3.1蒸發器直徑D314.3.2.高度H計算314.4鹽腳尺寸的確定324.5循環泵324.6平衡桶及閃發桶計算。334.7各種管徑的計算與選擇344.7.1四效平衡桶與閃發桶間的接管344.7.2 溶液的進出口管344.7.3冷凝水出口管徑354.7.4加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口管徑354.8蒸發設備參數總表36設計評述37參考文獻38附圖紙38致謝詞39四川理工學院本科畢業設計 緒論1.緒論1.1鹽的產品特性鹽又稱作氯化鈉，物理性質為：無色立方結晶，密度為2.165g/cm3 (25)。熔點800.7。沸點

7、1465。溶于水、甘油，微溶于乙醇、液氨，不溶于鹽酸。在空氣中微有潮解性。鹽是對人類生存具有重要意義的物質之一。鹽是人們日常生活中不可缺少的食品，每人每天需要610克鹽才能保持人體心臟的正常活動、維持正常的滲透壓及體內酸堿的平衡，同時鹽是咸味的載體，是調味品中用得最多的，號稱“百味之祖(王)”。放鹽不僅增加菜肴的滋味，還能促進胃消化液的分泌，增進食欲。鹽還是化學工業的重要源料，它可制成氯氣、金屬鈉、純堿（碳酸鈉）、重堿（碳酸氫鈉、小蘇打）、燒堿（苛性納、氫氧化鈉NaOH）和鹽酸（HCl）。這些產品的用途極為廣泛，它們涉及到國民經濟各個部門和人們的衣、食、住、行各個方面。(純堿和小蘇打都是屬于鹽

8、(酸式鹽)并不是堿不要因為說是純堿和重堿就以為他是堿 由鹽制鹽這種反應稱呼為交換反應 治金屬就會用到置換反應比如用鐵來置換硫酸銅溶液的銅)。1.2制鹽工業發展史制鹽工業是歷史悠久的工業。蒸發鹵水制鹽的初始階段是日曬制鹽，相傳我國虞舜時期已始，歐洲的意大利也在安卡斯，馬特斯時期開始日曬制鹽。制鹽工業的第二階段是敞口鍋直接火加熱，此法歷史悠久，一直沿用至今。真空制鹽是蒸發制鹽發展的第三階段，一般是多效加壓和真空并用蒸發制鹽的簡稱。單效真空蒸發器，一八一二年由霍華德(Howard)在英國利物浦(Liverp001)一家制糖廠初建。直至一八八七年，單效真空蒸發罐才由約瑟夫·M·鄧肯

9、(JosephMDuncin)于紐約州銀泉(SilverSprings，NY)首次用于制鹽工業。第一套多效蒸發罐于一八三四年已用于制糖工業，但直至一八九九年多效蒸發罐才在美國曼尼斯蒂(Manistee)首次用于制鹽工業。其它國家則使用更晚。一九OO年以后，多效真空蒸發制鹽才得到大力發展。從真空制鹽的發明到現在，多效蒸發仍是主要的制鹽方法，只不過在下列諸方面不斷地改進而已。(1)發展離子交換膜濃縮海水，使淡化與制鹽相結合。迄今日本采用離子交換膜制鹽(鹵)的已有八家公司，年生產能力已占日本總產量的五分之一。在國外，已有二十個日產四千噸以上的海水淡化廠，有十幾個國家的一百多個單位在研究海水淡化和綜合

10、利用問題。(2)設備大型化、操作自動化。目前，國外最大的真空制鹽廠建于意大利的希羅·馬納里·卡拉布蟲亞，產鹽量為每年一百五十萬噸，每班定員僅三人。美國計劃建立最大的制鹽蒸發罐直徑為十五米，每個罐有四臺加熱室，每臺加熱面積二千六百平方米，飽和鹵水制鹽的年生產能力約四百萬噸。美國里特曼鹽場，從鹵水進罐到成品鹽包裝，完全是自動化操作，每班定員僅二人(3)采用體積小，效能高的單元設備。羅馬尼亞佛爾恰化工聯合企業氯堿車間制鹽工段采用瑞土埃切維斯制造的離心機，轉鼓直徑五百毫米，生產能力高達每小時二十二噸。對于蒸發設備也在不斷改進，力求提高生產強度。(4)努力提高熱經濟。國外真空制鹽廠普

11、遍采用供熱，式發電機組和真空蒸發制鹽配套，利用背壓蒸汽，作制鹽蒸發罐的加熱蒸汽，使蒸汽二次使用，提高熱利用率，降低生產成本。(5)解決嚴重的腐蝕問題。鹵化物在高溫下腐蝕嚴重，目前，世界上一般傾向采用耐腐蝕性強的金屬或合金作加熱管和設備襯里材料，如銅、銅鎳合金，鈦材等。(6)重視鹵水凈化，以提高鹽質和產鹽量，并結合鹵水凈化，發展綜合利用。1.3我國制鹽行業發展概況我國是目前世界上最大的原鹽生產國與消費國之一。原鹽生產增長幅度保持在兩位數較高水平，是世界上原鹽產業發展最快的國家。亞洲地區原鹽產量己經超過7000萬噸，約占世界鹽總產量的30%是世界鹽業貿易交易量最活躍的地區。全球鹽業貿易的一半發生在

12、亞洲市場。2005年我國原鹽產量為4579萬噸，同比增長16.3%，加上進口量400萬噸，共計4979萬噸，是亞洲鹽消耗量的70%， 2006年鹽產量也達到5403萬噸。按15%的增長速度，到2010年我國原鹽產量將達到7000萬噸左右。我國原鹽工業的快速發展，主要得益于快速增長的兩堿工業和聚氯乙烯工業。下游行業的強勁需求與良好的市場環境，有利地促進了國內原鹽工業的發展。我國原鹽不包括地方小型企業，主要生產廠家有172家，原鹽為海原鹽和內陸原鹽兩大類。 現在我國的制鹽工業裝置能力和實際產量已經是世界第一的位置。我國鹽業近幾年的快速發展主要是山于兩堿工業產業拉動所至。山于近幾年離子膜氯堿裝置相繼

13、投產，而這類裝置對鹽質要求較高，直接刺激了真空鹽的市場需求。裝置大型化使真空鹽的生產能力得到大幅度提高，至2006年我國真空鹽裝置將新增26套，裝置能力約為950.5萬噸/年，主要分布四川、重慶、湖北、湖南、江西、河南等傳統意義上的井礦鹽區，也有向海湖鹽區擴展的趨勢，預計今后幾年還有擴產計劃的制鹽企業約有7家，還將新增產能約470萬噸/年。因此，據估算僅我國真空制鹽生產能力將在2010年前達到2000萬噸/年。44四川理工學院本科畢業設計 真空制鹽蒸發工段2.真空制鹽蒸發工段2.1概述鹵水蒸發是真空制鹽的主要過程。鹵水由于蒸汽的加熱而在蒸發罐內沸騰，一部分水被汽化，氯化鈉則因水分的不斷蒸發而從

14、溶液中結晶析出。蒸發是一熱過程，它必須靠熱能的不斷供給和二次蒸汽的不斷排除(冷凝)才能進行2.2蒸發過程以下為鹵水蒸發過程所涉及的傳熱等相關過程：傳熱性質:傳熱壁面一側為加熱蒸汽冷凝另一側進行沸騰，故屬于壁面兩側流體均有相變化的恒溫傳熱過程。溶液性質:有些溶液蒸發過程中有晶體析出、易結垢和生泡沫、高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸增強。溶液沸點的改變:含有不揮發溶質的溶液其蒸發壓較同溫度下溶劑的較低，即在相同壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，故當加熱蒸汽一定時，蒸發溶液的傳熱溫度差要小于蒸發水的溫度差。溶液的濃度越高這種現象越明顯。泡沫夾帶:二次蒸汽中夾帶大量的液沫

15、冷凝前必須設法除去，否則不但損失物料，而且要污染冷凝設備。能源利用:蒸發時產生大量的蒸汽，如何合理利用它的潛熱是蒸發操作中要考慮的問題。2.3蒸發操作的分類蒸發按操作的方式可以分為間歇式和連續式，工業上大多數蒸發過程為連續穩定操作的過程。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發和多效蒸發，若產生的二次蒸汽不加利用，直接經冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發器作為加熱蒸氣，并把若干個蒸發器串聯組合使用，這種操作稱為多效蒸發。多效蒸發中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。按操作壓力可以分為常壓、加壓或減壓蒸發。真空蒸發有許多優點：（1

16、）、在低壓下操作，溶液沸點較低，有利于提高蒸發的傳熱溫度差，減小蒸發器的傳熱面積；（2）、可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；（3）、有利于對熱敏性物料的蒸發；（4）、操作溫度低，熱損失較小。在加壓蒸發中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。因此，單效蒸發多為真空蒸發；多效蒸發的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作2.4蒸發工藝流程的選擇鹵水的蒸發一般采用加壓與真主并用的多放蒸發，以提高熱效率，減少加熱蒸汽的消耗量，并增設鹵水預熱器(有時還增設自蒸發器)，以回收各效冷凝水的熱量。其效數的確定取決于有效溫度差，熱經濟與設備投資費用。制鹽生產巾一般加熱蒸汽為5公斤厘米，溫度15

17、末效壓力016斤厘米溫度為455，總溫而有效溫差還需減去各種溫度損失j這部分溫度損失平均約為12，傳熱推動溫差應大于6，則各效所需最低理論溫差為18，蒸發效數即為：根據經驗數據，蒸發1噸水分，所消耗的加熱蒸汽量約為下列數值：單效蒸發設備為11噸，雙效為057噸，三效為04噸，四效為03噸，五效為027噸等。由此可見，自單效改為雙效時，加熱蒸汽的節約為50，白四效改為五效時，其節約程度已降至10。效數的增加，帶添加設備費用，增加生產中的動力消耗與運行費用，并由于增加傳熱過程的濕度差損失，而降低整套設備的生產能力。因此，當再添一效蒸發設備有效溫差的分配小于l 8或增加的設

18、備和操作費用不能與單位產品所節省的加熱蒸汽的收益相抵時，即達到效數的限度。在制鹽工業中鹵水蒸發一般都采用四效加壓與真空并用的蒸發流程。2.5蒸發設備蒸發設備的作用是使進入蒸發器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。   蒸發的主體設備是蒸發器，它主要由加熱室和蒸發室組成。蒸發的輔助設備包括：使液沫進一步分離的除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器。減壓操作時還需真空裝置。茲分述如下：  由于生產要求的不同，蒸發設備有多種不同的結構型式。對常用的間壁傳熱式蒸發器，按溶液在蒸發器中的運動情況，大致可分為以下兩

19、大類： （1）循環型蒸發器   特點：溶液在蒸發器中做循環流動，蒸發器內溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度。操作穩定。此類蒸發器主要有   a.中央循環管式蒸發器，   b.懸筐式蒸發器 c.外熱式蒸發器， d.列文式蒸發器其中，前四種為自然循環蒸發器（2）單程型蒸發器 特點：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進行循環。   優點：溶液停留時間短，故特別適用于熱敏性物料的  蒸發；溫度差損失較小，表面傳熱系數較大。   缺點：設計或操作不當時不易成膜，熱流量將明顯下降；不適

20、用于易結晶、結垢物料的蒸發。   此類蒸發器主要有:     a.升膜式蒸發器，     b.降膜式蒸發器，     c.刮板式蒸發器 d.強制循環蒸發器。2.6蒸發器選型本次設計采用外加熱強制循環蒸發器：強制循環蒸發器由加熱室，蒸發室和循環泵三主要部分構成，原料液由循環泵自下而上打入，沿加熱室的管內向上流動。蒸汽和液沫混合物進入蒸發室后分開，蒸氣由上部排出，流體受阻落下，經圓錐形底部被循環泵吸入，再進入加熱管，繼續循環。強制循環蒸發器用于避免在加熱面上沸

21、騰的產品而形成結垢或產生結晶。為此，管中的流動速度必須高。當循環液體流過熱交換器時被加熱，然后在分離器的壓力降低時部分蒸發，從而將液體冷卻至對應該壓力下的沸點溫度。由于循環泵的原因，蒸發器的操作與溫差基本無關。物料的再循環速度可以精確調節。蒸發速率設定在一定的范圍內。在結晶應用中，晶體可以通過調節循環流動速度和采用特殊的分離器設計從循環晶體泥漿中分離出來。設備采用泵強制循環，具有蒸發速率高，濃縮比重大，特別適用于濃度或粘度較高物料的蒸發。由于鹵水是高濃度液體，所以選擇外加熱強制循環蒸發器。2.7四效并流強制循環蒸發工藝簡述根據以上資料蒸發主要工藝流程為下列過程：原料鹵水自礦區泵房送至廠區原鹵池

22、，經原鹵系統送進入各效預熱器，換熱升溫至40左右，通過真空脫氣塔脫氣除氧，脫氧后鹵水由加料泵送進入預熱器，用下一效冷凝水預熱。為了提高進罐鹵水溫度，亦可抽出部分二次蒸汽預熱，然后平流進入各效蒸發罐蒸發。各效蒸發在料液蒸發后析出的固體鹽結晶長大后，沉降在沉降管(排鹽腿)底部，由閥門控制排至攪拌器通過鹽漿泵送至分離、干燥工序。加熱蒸汽自熱電站來直接進入一效蒸發罐加熱室，蒸發室的二次蒸汽又進入后一效的加熱室，循此下去四效蒸發器的二次蒸汽送冷凝器冷凝，不凝氣隨水排除或由真空泵抽出。為了減少各加熱室蒸汽中不凝氣含量，除采用脫氧器使鹵水中溶解氧脫除外，一二三效不凝氣應分別排放于空中，不得為了節約蒸汽而轉去

23、下一效。采用平流進料，集中三、四效排鹽流程，可減少熱損失改善操作條件，利于防垢和鹽粒的長成。 2.1四效真空制鹽蒸發工段四川理工設計學院畢業設計 工藝計算3工藝計算3.1計算依據（1）生產能力：40萬噸/年；（2）工作時間：每年按310天計，每天按24小時計；（3）鹵水成分：NaCl 305g/L,CaSO4 3.85g/L,CaCl2 0.27g/L, MgCl2 0.14g/L,密度 1197kg/m3（4）總回收率 ：NaCl總回收率94%；（5）產品規格：符合國家一級鹽標準；（6）壓力：首效0.425MPa(絕壓)、末效真空度670mmHg3.2物料計算3.2.1總物料衡算（1）.每小

24、時產鹽量 (kg/h) （2）每小時耗鹵量=221090（kg/h）（3）每噸鹽耗鹵量（t鹵/t鹽）（4）每小時蒸發水量式中=305g/l，=1197-305-3.85-0.27-0.14=887.74g/l。 式中 NaCl濃度 鹵水所含水量進入蒸發系統白水量，取2%； 濕鹽含水量，取3%; 成品鹽中NaCl含量（干基）取99%； 總回收率94%；則：（5）蒸發罐中需蒸發水量進入蒸發罐中的實際鹵水量V=221090（kg/h）（6）.各效進鹵量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效產鹽量（kg/h）式中 各效蒸發室蒸發水量表3.1物料衡算初步總表每小時產鹽量53763（kg/h）每小時耗鹵量

25、221090（kg/h）每噸鹽耗鹵量4.11（t鹽/t鹵）每小時總蒸發水量163047.04（kg/h）進入蒸發罐實際鹵水量221090（kg/h）各效進鹵量（kg/h）各效母液量（kg/h）各效產鹽量（kg/h）根據以上數據我們可以進行第一次能量計算，第一次計算不滿足要求，經校核有效溫度差以后再進行后面計算，下表為初步計算表：表3.2初步數據表項目、數據、效別單位效 效效效加熱蒸汽蒸汽絕壓MPa0.4250.2160.1010.038加熱蒸汽蒸汽溫度145.8122.8100.074.6加熱蒸汽蒸汽熱焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加熱蒸汽蒸汽潛熱Kj/kg21

26、26.92194.82256.62321.5蒸發室蒸汽絕壓MPa0.21250.1060.0370.012蒸發室蒸汽溫度123.8101.075.649.4蒸發室蒸汽熱焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸發室蒸汽潛熱Kj/kg2191.82253.12256.42321.53.2.2溫度損失及有效溫差計算（1）沸點升高：查化工原理【2】得=7式中 T二次蒸汽溫度 i二次蒸汽汽化熱 常溫下的沸點升高得各效料液沸點升高為=8.1 =7.0=6.1 =5.1（2）不平衡溫度損失取：結合對循環管進料方式的改進，取：=0.6 =0.8=1.5 =2.5（3）根據生產實際管道阻力

27、損失取：=0.6 =0.8=1 =0（4）過熱溫度損失取，參照四川某廠的生產情況取：=1.1 =1.1=1.8 =1.8（5）總溫度損失：=10.4 =9.7=10.4 =9.4式中 -由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失，-蒸發器紅溶液的靜壓強而引起的溫度差損失，-由于管道流體阻力產生壓強降而引起的溫度差損失-由于進入加熱室料液由于受熱而溫度升高，有效溫差 得：=12.2 =12.8=14.9 =15.9式中 -加熱室溫度水蒸汽溫度， -蒸發室蒸汽溫度， 3.3熱量衡算3.3.1各種計算參數1.進罐鹵水比熱=3.39kJ/kg2.食鹽結晶熱=84.6 kJ/kg，比熱Cg=0.88 kJ/

28、kg3.排除鹽漿比熱:排放鹽漿濃度控制為1:1的固液比，1噸鹽帶出1的母液。4.查真空制鹽得排放鹽漿比熱=2.25kJ/kg5.根據生產實際得排放母液比熱=3.39kJ/kg3.3.2衡算過程熱量衡算以蒸發器作為一個系統，各效的進出蒸發器熱量如下圖表示：進罐料液帶入熱量 排放鹽漿帶出熱量加熱蒸汽帶入熱量 排放母液帶出熱量 食 鹽 結 晶 熱 二次蒸汽帶出熱量冷凝水帶出熱量 系統損失熱量1.一效（單位：kj/h）進熱：（1）進罐料液帶入熱量=185.8式中 -進罐鹵水量kg/h（2）加熱蒸汽帶入熱量 式中 一效二次蒸汽熱焓kj/kg 一效加熱蒸汽量kg/h（3）食 鹽 結 晶 熱 式中 一效產鹽

29、量kg/h 食鹽結晶熱kJ/kg 總進熱： 出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 一效產鹽量kg/h 一效料液沸點 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量式中 排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 一效料液沸點（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 一效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據能量守恒可得由上式可得2.二效（單位kj/h）進熱量：(1)進罐料液帶入熱量 =185.8式中 -進罐鹵水量kg/h(2)一效一號閃發桶蒸汽量式中 一效加熱室溫度 二效加熱室溫度 二效加熱蒸汽潛熱（3）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽

30、帶入熱量 式中 二效二次蒸汽熱焓kj/kg 二效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結 晶 熱 式中 二效產鹽量kg/h 食鹽結晶熱kJ/kg總進熱：出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 二效產鹽量kg/h 二效料液沸點 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量 式中 二效排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 二效料液沸點（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 二效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據能量守恒可得由上式可得3. 三效（單位kj/h）進熱：(1)進罐料液帶入熱量=185.8式中 -進罐鹵水量kg/h(2

31、)一效二號閃發桶蒸汽量式中 二效加熱室溫度 三效加熱室溫度 三效加熱蒸汽潛熱二效一號閃發桶式中 二效加熱室溫度 三效加熱室溫度 三效加熱蒸汽潛熱（2）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽帶入熱量 式中 三效二次蒸汽熱焓kj/kg 二效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結 晶 熱 式中 一效產鹽量kg/h 食鹽結晶熱kJ/kg總進熱： 出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 三效產鹽量kg/h 三效料液沸點 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排放母液帶出熱量 式中 三效排放母液量kg/h 排放母液比熱kj/kg 三效料液沸點（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 三效二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 三效加熱蒸汽溫度 水

32、的比熱kJ/kg（5）系統損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據能量守恒可得由上式可得 4.四效（單位：kJ/h)進熱:（1）進罐料液帶入熱量=185.8式中 -進罐鹵水量kg/h（2）二效二號閃發桶蒸汽量式中 三效加熱室溫度 四效加熱室溫度 四效加熱蒸汽潛熱三效閃發桶式中 三效加熱室溫度 四效加熱室溫度 四效加熱蒸汽潛熱（3）二效加熱蒸汽量 加熱蒸汽帶入熱量 式中 四效二次蒸汽熱焓kj/kg 四效加熱蒸汽量kg/h（4）食 鹽 結 晶 熱 式中 四效產鹽量kg/h 食鹽結晶熱kJ/kg 總進熱：出熱：（1）排放鹽漿帶出熱量 式中 四效產鹽量kg/h 四效料液沸點 排放鹽漿比熱kj/kg（2）排

33、放母液帶出熱量 式中 三效排放母液量Kg/h 排放母液比熱Kj/Kg 三效料液沸點（3）二次蒸汽帶出熱量 式中 四效二次蒸汽汽化熱（4）冷凝水帶出熱量 式中 四效加熱蒸汽溫度 水的比熱kJ/kg（5）系統損失熱量式中 熱損失%則總出熱：根據能量守恒可得由上式可得 5.計算結果（1）各效蒸發水量 根據上面計算結果可得 則熱經濟=2.66噸鹽耗氣=1.139（噸汽/噸鹽）2各效傳熱量Qn 式中 各效加熱蒸汽潛熱 各效熱利用率%3各效傳熱系數，取各效加熱系數： 4各效加熱面積由 式中 各效有效溫度差 根據 各加熱面積誤差小于10%，故合理，去各加熱面積相等：3.4傳熱系數的校核3.4.1一效傳熱系數

34、校核（1）管內傳熱系數：定性溫度=87，查得下，原料液的相關物理性質： 雷諾準數普蘭特準數式中 鹵水粘度， 導熱系數，W/m 鹵水密度，Kg/m3由于在強制循環蒸發器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時管內強制湍流計算公式，如下：式中 加熱管內徑，m;導熱系數，；（2）管間傳熱系數：由工藝計算得到水的定性溫度為145.84查得145.84下，查化工原理得水的相關物理性質： 其中 W為冷凝液的質量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理得在飽和蒸汽膜冷凝時若膜層為湍流（Re1800）時可用巴杰爾關聯式，即 =6491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導熱系數，；流體黏度，；雷若準

35、數；查化工原理【2】得蒸汽的污垢熱阻為：RSO=，管內污垢為熱阻為：。則：總傳熱系數： =2816（W/m²）2150（W/m²） 計算數據大于所設數據 所以假設的一效傳熱系數是合理的。3.4.2二效傳熱系數的校核（1）管內傳熱系數：定性溫度（110.7+40）/2=75.35查得下，原料液的相關物理性質： 1182kg/m3雷諾準數普蘭特準數式中 鹵水粘度， 導熱系數，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強制循環蒸發器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時管內強制湍流計算公式，如下：式中 加熱管內徑，m; 導熱系數，由工藝計算得到水的定性溫度為122.76查得1

36、22.76下，查化工原理得水的相關物理性質： 其中 W為冷凝液的質量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時若冷凝液膜呈層流流動（Re1800時可采用如下公式：假設壁面溫度差為9 =4491式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導熱系數，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱； 用璧溫公式進行核算 其中，經帶入計算得，與假設值符合較好，假設正確。總傳熱系數： =2347（ W/m²）1750（ W/m²） 計算數據大于所設數據 所以所設的二效傳熱系數是合理的。3.4.3三效傳熱系數的校核（1）管內傳熱系數：定性溫度（86+40）/2=63查得下，原料液的相關物理

37、性質： 1182kg/m3雷諾準數普蘭特準數式中 鹵水粘度， 導熱系數，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強制循環蒸發器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時管內強制湍流計算公式，如下：式中 加熱管內徑，m; 導熱系數，由工藝計算得到水的定性溫度為100查得100下，查化工原理得水的相關物理性質： 其中 W為冷凝液的質量流量kg/s, b為潤濕周邊,加熱管數量為n=1116，管長為7m。查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時若冷凝液膜呈層流流動（Re1800時可采用如下公式：假設壁面溫度差為6.5 =4729式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導熱系數，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱；

38、用璧溫公式進行核算 其中，帶入值得，與假設值符合較好，假設正確。總傳熱系數： =2388（W/m²）1400（ W/m²） 計算數據大于所設數據 所以假設的三效傳熱系數是合理的。3.4.4四效傳熱系數的校核（1）管內傳熱系數：定性溫度（58+40）/2=49查得下，原料液的相關物理性質： 1197kg/m3雷諾準數普蘭特準數式中 鹵水粘度， 導熱系數，W/ 鹵水密度，Kg/m3由于在強制循環蒸發器中，溶液在傳熱面上的沸騰受擬制，因此可以使用無相變時管內強制湍流計算公式，如下式中 加熱管內徑，m; 導熱系數，由工藝計算得到水的定性溫度為74.6查得下，查化工原理得水的相關物理

39、性質： 其中 W為冷凝液的質量流量kg/s, b為潤濕周邊查化工原理【2】知飽和蒸汽膜狀冷凝時若冷凝液膜呈層流流動（Re1800時可采用如下公式：假設壁面溫度差為4.5 =5151式中 冷凝水密度，； 重力加速度，；導熱系數，；流體黏度，；二次蒸汽汽化熱；用璧溫公式進行核算 其中，帶入值得，與假設值符合較好，假設正確。總傳熱系數： =2457（W/m²）1200（W/m²） 計算數據大于所設數據 所以假設的四效傳熱系數是合理的。3.4.5各效數據計算各效產鹽量則kg/h kg/h kg/h kg/h各效進鹵量 kg/h kg/h kg/h kg/h各效母液量 kg/h kg

40、/h kg/hkg/h各效冷凝水閃發量效：效：效：下表為各效的計算數據總表：表3.3生產操作和數據表項目、數據、效別單位效 效效效加熱蒸汽蒸汽絕壓MPa0.4250.2160.1010.038加熱蒸汽蒸汽溫度145.8122.8100.074.6加熱蒸汽蒸汽熱焓Kj/kg2741.252710.02675.72634.0加熱蒸汽蒸汽潛熱Kj/kg2126.92194.82256.62321.5蒸發室蒸汽絕壓MPa0.21250.1060.0370.012蒸發室蒸汽溫度123.8101.075.649.4蒸發室蒸汽熱焓Kj/kg2711.62677.82675.82634.0蒸發室蒸汽潛熱Kj/

41、kg2191.82253.12256.42321.5 沸點上升8.17.06.15.1 各效沸點134.2110.786.058.8 溫度損失2.32.74.34.3 有效溫度12.212.814.915.9 熱損失%5432 蒸發水量Kg/h47565.839729.137840.137911.8 傳熱系數W/*2150175014001200 傳熱量Kw34394.529419.126951.525579.9 計算面積1308.21311.31287.31343.6 實選面積1312.61312.61312.61312.63.5熱量與能量衡算總表表3.4物料衡算總表入蒸發系統（kg/h）出

42、蒸發系統（kg/h）一效進鹵量65165.2產鹽量15696.7母液量1921.9蒸發水量47565.8合計65165.2合計65184.2二效進鹵量54429.0產鹽量13110.6母液量1605.0蒸發水量39792.2合計54429.0合計54444.9三效進鹵量51841.0產鹽量12487.2母液量1528.7蒸發水量37810.4合計51939.3合計51856.1四效進鹵量51939.3產鹽量12510.9母液量1531.6蒸發水量37911.9合計51841.0合計51954.4表3.6熱量衡算總表入蒸發系統（kJ/h）出蒸發系統（kJ/h）一效178532247.717853

43、2247.7二效120865070.2121412612.7三效100786057.599980902.8四效94780141.993970066.9總計494963517.3494995830.1四川理工設計學院畢業設計 設備的計算與選型4.設備的計算與選型4.1蒸發器型號本設計采用普遍使用的外加熱強制循環蒸發器，此蒸發器主要由加熱室、蒸發室和循環泵三部分組成，具有生產能力大，循環速度高，傳熱效果好，檢修方便等特點。4.2加熱室的設計4.2.1加熱室尺寸加熱管用銅鎳合金管，每根管加熱面積為：橫截面積：各效總加熱面積，需加熱管根數：（根）。加熱管總截面積：(m²）實際加熱面積：(m&

44、#178;）。加熱室外殼直徑D的確定：加熱管用正三角形，取間距，則。式中：最外層管心至殼體內壁距離，取。圓整為2900mm4.2.2上循環管上循環管高 取管內料液流速。則每小時流量：料液比熱密度；傳熱量按效計算。液溫升高數為 效蒸發溫度123.76，壓力0.212MPa，而123.76+1.93=125.69，對應壓力0.238 MPa，故需液壓高度 考慮液面波動取H=3.0m，減去上循環管出口控制液高1.0m，則上循環管高h=2.0（m）。上循環管直徑 取橫截面積與熱管總截面積比1.2。則圓整為1700mm，選用管道，查化工設備基礎選用平焊法蘭如下表4.1循環管的法蘭Dg管子 法蘭（毫米）

45、螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg數量直徑KH180017001221602115207616862721.860M24182854.2.3下循環管下循環管直徑取管橫截面積與熱管總截面積比1.5，則 圓整為1700mm，選用管道，查化工設備基礎選用平焊法蘭如下表4.2循環管的法蘭Dg管子 法蘭（毫米） 螺拴dHSDD1D2fbd重量Kg數量直徑KH180017001221602115207616862721.860M2418285圖4.13.折流擋板在加熱室內，采用圓缺形折流擋板，切去弓形高度為加熱室內徑的25%，折流擋板的公稱直徑為705mm，厚度為12mm，兩相鄰擋板的距離去為：1000mm。4.3蒸發室的設計4.3.1蒸發器直徑D按各效蒸發器直徑一致的原則，以效條件計算，取蒸發室中蒸汽在斷面流速為u=4.5m/s。則：考慮馀量得圓整為3800mm式中G蒸發罐的蒸發量，。 R蒸發室容積蒸發強度，取1.3。 r二次蒸汽的比容，。4.3.2.高度H計算（1）蒸發空間高度 因蒸發空間高不能低于3到4m 取=4m（2）上下循環管間距 設循環管泵流量為，為減少溫差損失，料液在罐內停留時間為10秒，則：（3）上循環管至液面高為避免加熱室內料液沸