蒸發器選型計算公式

       隨著工業蒸發技（jì）術（shù）的不斷發展，蒸發操作被廣泛應用於化工、醫藥、海水淡化等（děng）領域，蒸發設備的（de）結構（gòu）與（yǔ）工藝亦不斷地改進（jìn）與創新，種類繁多，結構各異。一（yī）旦涉及到蒸發器選型，就成了一個令客戶糾結的難題。

 

       一、蒸發（fā）水量的計（jì）算
       對（duì）右圖所示蒸發器（qì）進行溶質（zhì）的物料衡算，可得
        
       由此可得水的蒸發量                    
       完成液的濃（nóng）度   
       式中：
       F——原料（liào）液量，kg/h；
       W——蒸發水量，kg/h；
       L——出料量，kg/h；
       x₀——原料液中溶（róng）質的濃度，質量分數；
       x₁——出料晶漿中（zhōng）溶質的濃度（dù），質量分數（shù）。
       二、加熱蒸汽消耗量（liàng）的計算
       加熱蒸汽用量可通（tōng）過熱量衡算求得， 
       考（kǎo）慮溶液濃縮熱不大，對熱量衡算公（gōng）式化簡可寫成：
        
       式中： Q_L ——熱損失（shī），可取Q的某一百分數，kJ/kg ;
       c₀——為原料的比熱，kJ/(kg·℃) 。
       r 、r´——分別為加熱蒸汽和二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。
       若原料由預熱器加熱至沸（fèi）點後進料（liào）（沸點進料），即t₀=t₁，並不計熱損失，則可寫為：
          或                                      
       式中：D/W稱為單位蒸汽消耗量，它表示加（jiā）熱蒸汽的（de）利用程度，也稱蒸汽的經濟性。由於蒸汽的汽化潛熱隨壓力變化不大，故 r = r´。對單效蒸發而言，D/W =1，即蒸發一千克水需要約一千克（kè）加熱蒸汽，實（shí）際操作中由於存在熱損失等原因，D/W ≈1。可見單效蒸發（fā）的能耗很大，是很不經（jīng）濟的。
       三、傳（chuán）熱麵積的計算
       蒸（zhēng）發器的傳熱（rè）麵積可通過傳熱速率方程求得，即：
        或                             
       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可通過對加熱室作熱量衡算求得。若忽略熱損失，Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量，即
        
       但在確定Δt_m和K時，卻有別於（yú）一般換熱器的計算方法。
       （一）平均溫度差Δt_m的確定
       在蒸發操作（zuò）中（zhōng），蒸發器加（jiā）熱室一側是蒸汽冷凝，另一側為液體沸騰，因此其傳熱平均溫度差應為：
        
       式（shì）中： T ——加熱蒸汽的溫度，℃；
       t₁ ——操作條件下溶液的沸點，℃ 。
       應該指出，溶液的沸點，不僅受蒸發器內液麵壓力影響，而且受溶液（yè）濃度、液位深度等（děng）因素影響。因此，在計算Δt_m時需考慮（lǜ）這些因素（sù）。
       1、溶（róng）液（yè）濃度（dù）的影響
       溶液中（zhōng）由於有溶質存在，因此其蒸氣壓比純水的低。換言（yán）之，一定壓強下水溶液的沸點比純水高，它們的差值稱為溶液的沸點升高，以表示。影（yǐng）響的主要因素為溶液（yè）的性質及其濃度。一般，有機物溶液的較小；無（wú）機物溶液的較大；稀溶（róng）液的不（bú）大，但隨濃度增高，值（zhí）增高（gāo）較大。例如（rú），7.4％的NaOH溶液在101.33KPa下其沸（fèi）點為102℃，僅為2℃，而（ér）48.3％NaOH溶液，其沸點為（wéi）140℃，值達40℃之多。
       各種溶液的沸點由實驗確定，也可由手冊（cè）或本書附錄查取。
       2、壓強的影響（xiǎng）
       當蒸發操作在加壓或減壓條（tiáo）件下進行時，若缺乏實驗（yàn）數據，則似按下式估算
       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  ——校正係數，無因次，其（qí）值可由（yóu）下式（shì）計算，
        
       其中：T^’——操作壓力下二次蒸汽的飽和（hé）溫度，℃；
         r^’——操作壓力下二次（cì）蒸汽的汽化潛（qián）熱，kJ/kg。
       3、液柱靜壓頭（tóu）的影響
       通（tōng）常，蒸發（fā）器操作需維持一定液位，這樣液麵下（xià）的壓力比液（yè）麵上的壓力（分離室中的壓力）高，即液麵下的沸點比液麵上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引（yǐn）起的溫度差損失（shī），以表示。為簡便計，以液層中部（料液一半）處的壓力進行計算。根（gēn）據流體靜力學方程，液（yè）層中部的壓（yā）力p_av為：
        
       式中：p＇——溶液表麵的壓力（lì），即蒸發器分離室的壓力（lì），Pa；
        ρ_av——溶液的平均密度（dù），kg/m³；
      h ——液層高度（dù），m。
       則由液柱靜（jìng）壓引起的沸（fèi）點升（shēng）高（gāo）為（wéi）
        
       式中： t_av ——液層中部p_av壓力下溶液的沸點，℃；
       t_b ——p＇壓力（分離室壓力）下溶液的沸點，℃。
       近似（sì）計算時，上式中的t_av和t_b可分別用（yòng）相應壓力下水的沸點代替。
       4、管（guǎn）道阻力的影響
       倘若設計計算中溫度以另一側的冷凝（níng）器的壓力（即（jí）飽和溫度）為基準，則（zé）還需考慮二次蒸汽從分離室到冷凝器之間的（de）壓降所造成（chéng）的溫度差損失，以表示。顯然，值與二次蒸（zhēng）汽的速度、管道尺寸（cùn）以（yǐ）及除沫器的（de）阻力有關。由於此值（zhí）難於計算，一般取經驗值為1℃，即=1℃。
       考慮了上述因素後，操作條件下溶（róng）液的沸（fèi）點t₁，即可用下式求取，
       或（huò）                                
       式中：T_ｃ^＇——冷凝器操（cāo）作壓力下的飽和水蒸（zhēng）汽溫度，℃；
       Δ＝＋＋——總溫度差損失，℃；
       蒸發計算中，通常把t1平均溫度差稱為有效溫（wēn）度差，而把T –T_ｃ^＇稱為理論溫差，即（jí）認為是蒸（zhēng）發器蒸發純水時的溫差。
       （二）總傳熱係數K的確（què）定
       常（cháng）用（yòng）蒸發器總傳熱係數K的經驗值

 

        以上是小編為大家提供的蒸發器選型設計公式，在蒸發器選型或設計（jì）時，一般都會在（zài）滿足生產任務要（yào）求，保證產品質量的前提下（xià），兼顧所選（xuǎn）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（xíng）需要讓專業的人士去做，專業的人做專業的（de）事，小編曾寫過一篇《三（sān）效蒸發器選型注意事項，了解一下》，有需要的也可（kě）以點擊查看。