蒸發器選型計算公式

       隨著（zhe）工業蒸發技術的不斷發展，蒸發（fā）操作被廣泛應用於化工、醫藥、海水淡化等領域，蒸發設備的結構（gòu）與工藝亦不斷地改進與創新，種類繁多，結構各異。一旦涉及到蒸發器選（xuǎn）型，就成了一個令（lìng）客戶糾結的難題（tí）。

 

       一、蒸發水（shuǐ）量的計算
       對（duì）右圖所示蒸發器進行（háng）溶質的物料衡算，可得
        
       由此（cǐ）可得水的蒸發量                    
       完成液的濃度   
       式（shì）中：
       F——原（yuán）料液量，kg/h；
       W——蒸發水量，kg/h；
       L——出料（liào）量，kg/h；
       x₀——原料液中溶質的濃度（dù），質量分數；
       x₁——出料晶漿中溶質的濃度，質量分數。
       二、加熱蒸汽消耗量的計算
       加熱蒸汽用量可通過熱量衡算求得， 
       考慮溶液濃縮熱不（bú）大，對熱量衡算公式化簡可寫成：
        
       式（shì）中： Q_L ——熱損失，可取Q的某一百（bǎi）分數，kJ/kg ;
       c₀——為原料的比熱，kJ/(kg·℃) 。
       r 、r´——分別為加（jiā）熱蒸汽和（hé）二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。
       若原料由預熱（rè）器加熱至沸點後進料（沸點進料（liào）），即t₀=t₁，並不計熱損失，則可寫為：
          或                                      
       式中：D/W稱為單位（wèi）蒸汽消耗量，它表示加（jiā）熱蒸汽的利用程度，也（yě）稱蒸（zhēng）汽的經濟性。由於蒸汽的汽化（huà）潛熱隨壓力變化不大，故 r = r´。對（duì）單效蒸發而言（yán），D/W =1，即蒸發一千克水需（xū）要約一千（qiān）克加熱蒸汽，實際（jì）操作中由於存在熱損失等（děng）原因，D/W ≈1。可見單（dān）效蒸發（fā）的能耗很大，是很不經濟的。
       三、傳熱麵積的計算
       蒸發器（qì）的傳（chuán）熱（rè）麵（miàn）積可通過傳熱速率方程求得，即：
        或（huò）                             
       式中： A ——蒸發器的傳熱麵積，m²;
       K ——蒸發器的總傳熱係數，W/(m²•K)；
       Δt_m——傳（chuán）熱平均溫度差，℃；
       Q ——蒸發器的熱負荷，W或kJ/kg。
       式中，Q可通過對加熱（rè）室作熱量衡算求得。若忽略熱（rè）損失，Q即為加熱蒸汽冷（lěng）凝（níng）放出的熱量，即
        
       但在確定Δt_m和K時，卻有別於一般換熱器的計（jì）算方法。
       （一）平均溫度差Δt_m的確定
       在蒸發操作中，蒸發器加熱室一側是蒸汽冷凝，另一（yī）側為液體沸騰，因此其傳（chuán）熱平均溫（wēn）度差應為：
        
       式中（zhōng）： T ——加熱蒸汽（qì）的溫度，℃；
       t₁ ——操作（zuò）條件下溶液的沸點，℃ 。
       應該指出，溶液的沸點，不僅受蒸（zhēng）發器內液麵壓力影響，而且受溶液濃度、液（yè）位深度等因（yīn）素影響。因此，在計算Δt_m時需考慮這些因素。
       1、溶液（yè）濃度的影響
       溶液中由於有溶質存在，因此其蒸氣壓比純水（shuǐ）的低。換言之，一定壓強下水溶液的沸點比純水高，它（tā）們的差值稱為溶液的沸點升高，以表（biǎo）示。影響的主（zhǔ）要因素為溶液的性質及其濃度。一般，有機物溶液的較小；無機物溶（róng）液的較大；稀溶液的不大，但隨濃度增高，值（zhí）增高較大。例（lì）如，7.4％的NaOH溶液在101.33KPa下其（qí）沸點為102℃，僅為2℃，而（ér）48.3％NaOH溶液，其沸點（diǎn）為140℃，值達40℃之多。
       各種溶液的（de）沸點由實驗確定，也可由手冊或本書附錄查取（qǔ）。
       2、壓強的影響
       當蒸發操作在加壓（yā）或減壓條件下進行時，若缺乏實驗數（shù）據，則似按下式估（gū）算
       式中：Δ^’  ——操作條件下的溶液沸點升高，℃；
         Δ^’_常——常壓下的溶液沸點升高，℃；
       f  ——校正（zhèng）係數，無因次（cì），其值可由下式計算，
        
       其中：T^’——操作壓力下二次蒸汽的飽和溫度，℃；
         r^’——操作壓（yā）力下二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。
       3、液（yè）柱靜壓頭的影響
       通常，蒸發（fā）器操作需維持一定液位，這樣液麵下的壓力（lì）比液麵上的壓力（分離室中（zhōng）的壓力（lì））高，即液麵（miàn）下的（de）沸點比液麵上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引起的溫（wēn）度差損失，以表示。為簡（jiǎn）便計，以液層（céng）中部（bù）（料液一半）處的壓力進行計算。根據流（liú）體靜力學方程，液層中（zhōng）部的（de）壓力p_av為：
        
       式中：p＇——溶液表麵（miàn）的壓力，即蒸發器分離室的（de）壓力（lì），Pa；
        ρ_av——溶液的平均密度，kg/m³；
      h ——液層高度，m。
       則由液柱靜壓引起（qǐ）的沸點升高為
        
       式（shì）中： t_av ——液層中部p_av壓力（lì）下溶液的沸（fèi）點，℃；
       t_b ——p＇壓力（分離室壓力）下溶液的沸點，℃。
       近（jìn）似計算（suàn）時，上式中的t_av和t_b可分別用相應壓力下水的沸點代（dài）替（tì）。
       4、管（guǎn）道阻力的影響
       倘若設計計算中溫（wēn）度以另一（yī）側的冷（lěng）凝器的壓力（即飽和溫度）為基準，則還需（xū）考慮二次蒸汽從分離（lí）室到冷凝器之間的壓（yā）降所造成的溫度差損失，以表示。顯然，值與二次蒸汽的速度、管道尺寸以及除（chú）沫器的阻力（lì）有關。由（yóu）於（yú）此值（zhí）難於計算，一（yī）般取經驗值為1℃，即=1℃。
       考慮了（le）上述因素後，操作條件下溶液的沸點t₁，即可用下式（shì）求取，
       或                                
       式中：T_ｃ^＇——冷凝器操作壓力下的飽和水蒸汽溫度，℃；
       Δ＝＋＋——總溫度差損失，℃；
       蒸發計算中，通常把t1平均溫度差稱為（wéi）有效溫度（dù）差，而把T –T_ｃ^＇稱為理論溫差，即認為是蒸發器蒸發純（chún）水時的溫差。
       （二）總傳熱係數K的確定
       常用蒸發器總傳熱係數K的經驗值（zhí）

 

        以上（shàng）是小（xiǎo）編（biān）為大家提供的蒸發器選型設計公式，在蒸發器（qì）選型或設計時，一般都會在滿足生產任務要求，保證產品質量的前提下，兼顧所（suǒ）選用的蒸發器的結構簡單、操作方便，傳熱效果等。因此蒸發器選型需要讓專業的人士去（qù）做，專（zhuān）業的人做專業的事，小編曾寫（xiě）過一篇《三效蒸發器選型（xíng）注意（yì）事項，了解一下》，有（yǒu）需要的（de）也可以（yǐ）點（diǎn）擊查看。