蒸发器设计计算

第三章??蒸发器设计计算

??? 蒸发器主体为加热室和分离室，蒸发器的主要结构尺寸包括：加热室和分离室的直径及高度；加热管的规格、长度及在花板上的排列方式、连接管的尺寸。这些尺寸的确定取决于工艺计算结果，主要是传热面积。

3.1加热管的选择和管数的初步估计

3.1.1管子长度的选择根据溶液结垢的难易程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑。本次设计选用外循环式蒸发器，国产外循环式蒸发器蒸发器的管长一般从2560到3000mm不等，具体参考《糖汁加热与蒸发》[1]第139页表6-1，再根据糖汁的黏度情况，选择加热管以及板管型号如下表3-1所示：

表3-1加热选择参数

管子规格(mm)管间距离(mm)管长(mm)15CrMoR型管板后度(mm)????? φ42×354300030因加热管固定在管板上，管板选择考虑到管板厚所占有的传热面积，以及因焊接所需要每端留出的剩余长度，则计算理论管子数n时的管长实际可以按以下公式计算：

L=(L0-0.1)m=3-0.1=2.9 m

前面已经计算求得各效面积A取500m2

n=?=?=1307

加热管的排布方式按正三角形排列，查《常用化工单元设备设计》[3]第163页表4-6，知道当管数为1303时，排布为a=19层，1307与1303相差不大，在这可以取19层进行计算。其中排列在六角形内管数为?=1027根，其余排列在弓形面积内，如果按标准间距即管间距离54mm排列，则有四根管排不下，四根管的总面积为：

A3=3.1415926×0.042×2.9×3=1.53 m2

鉴于前面已经取1.11的安全系数，如果现在取1303根管，则总面积为：

=500-1.53=498.47??安全系数为??K=?=1.108

在安全系数范围内，所以可以不要三根管，取1303根。

?

3.1.2加热壳体的直径计算

????D=t(b-1)+2e

????D-----壳体直径，m；

????t------管间距，m；

b-----沿直径方向排列的管子数目；

????e-----外层管的中心到壳体内壁的距离，一般取e=(1.0～1.5)d0,在此取1.5。

????b =2a-1=2×19-1=37

????D=0.054×(37-1)+2×1.5×0.042＝2.07m

?

参考《糖厂技术准备?第三册》[6]第198页表9-2,本次设计常用标准形式的外循环式蒸发器,型号为TWX-550,有关参数如下表所示

取标准的壳体直径为2400mm，具体参数如下表3-2-1，3-2-2所示：

?

表3-2-1外循环管蒸发器有关技术参数

?

型

号加热体加热

蒸汽

口径

/mm

??

厚度

/mm

?最大工作

压力/MPa汽凝水管

管数×管径

条×mm直径

D

/ mm加热管管径

/ mm管长

/ mm中心距

/ mm内压外压TWX-5502400φ42300054600140.250.104×100?

表3-2-2?管蒸发器有关技术参数

蒸发室?

捕汁汽

结构

形式外循

环管

数量

?外循

环管

直径

/ mm?

入汁

直径

/ mm?

设备

质量

/t?

负荷

质量

/t

?试水

质量

/t?

直径

/ mm?

有效

高度

/ mm?

汽汁管

直径

/ mm最大工作

压力?/MPa内压外压300049008000.20.1惯性230012526.753478?

3.3?分离室直径与高度的校核

分离室的直径取决于分离室的体积，而分离室体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。

分离室体积计算式：Vi=Wi/3600ρiUi

根据由蒸发器工艺计算中得到的各效二次蒸汽蒸发量，再从蒸发体积强度U的数值范围内选取一个值，就可由上式算出分离室的体积。

一般来说，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式计算得到的分离室的体积也不会相同，通常末效体积最大。

根据《化工原理?上册》[5]附录表4，查得各效蒸汽密度如下表3-3所示：

表3-3?各效汁汽密度

效??数IIIIIIIV汁汽温度ti(℃)101.488.3774.4255.32汁汽汽化潜热ri(kJ/kg)2254.82287.12317.52365.8效蒸汽密度(kg/m3)0.68870.40010.23650.1060= 16340(kg/h)??????????????=11093(kg/h)

=3699(kg/h)???????????????＝2242(kg/h)

蒸发体积强度一般允许值为1.1-1.5 m3/( m3.s)