蒸发器设计计算.docVIP

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） ????? φ42×3 54 3000 30 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-550 2400 φ42 3000 54 600 14 0.25 0.10 4×100 ? 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 3000 4900 800 0.2 0.1 惯性 2 300 125 26.75 34 78 ? 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 I II III IV 汁汽温度ti（℃） 101.4 88.37 74.42 55.32 汁汽汽化潜热ri（kJ/kg） 2254.8 2287.1 2317.5 2365.8 效蒸汽密度（kg/m3） 0.6887 0.4001 0.2365 0.1060 = 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)