[熱門(mén)]n]aoh蒸發(fā)設(shè)計(jì)

1、<p>　　四 川 理 工 學(xué) 院</p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū)</p><p>　　題 目 200kt/a燒堿裝置蒸發(fā)工段的初步設(shè)計(jì)（固堿）</p><p>　　四 川 理 工 學(xué) 院</p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)</p><p>　　材料與化學(xué)工程 系

2、 專(zhuān)業(yè) 班</p><p>　　題 目 200kt/a燒堿裝置蒸發(fā)工段的初步設(shè)計(jì)（固堿）</p><p>　　一、設(shè)計(jì)(論文)的要求</p><p>　　1、進(jìn)行工段工藝流程設(shè)計(jì)，繪制帶主要控制點(diǎn)的工藝流程圖； </p

3、><p>　　2、進(jìn)行工段物料、熱量衡算并對(duì)結(jié)果列表（成圖）； </p><p>　　3、確定工段設(shè)備（類(lèi)型、尺寸），繪制主要設(shè)備的裝配圖； </p>

4、<p>　　4、編寫(xiě)工段工藝初步設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 </p><p>　　二、設(shè)計(jì)（論文）的原始數(shù)據(jù)</p><p>　　三、參考資料及說(shuō)明：</p><p>　　《化工工藝》、《氯堿工藝學(xué)》、《化工原理》

5、 </p><p>　　《化工工程手冊(cè)》（蒸發(fā)與結(jié)晶）、《化工設(shè)計(jì)》 </p><p>　　《化工計(jì)算》等及相關(guān)文獻(xiàn)資料。 <

6、/p><p><b>　　前言</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　前言 …………………………………………………………………………Ⅰ</p><p>　　第一篇 液堿 …………………………………………………………………1</p><p>

7、;　　第一章 總論 …………………………………………………………………1</p><p>　　一、產(chǎn)品 ………………………………………………………………………1</p><p>　　二、生產(chǎn)流程和生產(chǎn)方案的確定 ……………………………………………1</p><p>　　三、生產(chǎn)流程簡(jiǎn)述 ……………………………………………………………4</p>&

8、lt;p>　　第二章 液堿的蒸發(fā) …………………………………………………………5</p><p>　　一、物料衡算 …………………………………………………………………5</p><p>　　二、溫差損失計(jì)算 ……………………………………………………………11</p><p>　　三、熱量衡算 …………………………………………………………………13&l

9、t;/p><p>　　四、迭代計(jì)算 …………………………………………………………………15</p><p>　　五、 閃蒸效 …………………………………………………………………32</p><p>　　第三章 蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和輔助設(shè)備設(shè)計(jì) ………………………………………34</p><p>　　一、蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ………………………………

10、………………………34</p><p>　　二、蒸發(fā)器接管尺寸的確定 …………………………………………………36</p><p>　　三、蒸發(fā)輔助設(shè)備 ……………………………………………………………38</p><p>　　四、設(shè)備一覽表 ………………………………………………………………41</p><p>　　第二篇 固堿 ……………

11、……………………………………………………42</p><p>　　第四章 總論 …………………………………………………………………42</p><p>　　一、產(chǎn)品 ………………………………………………………………………42</p><p>　　二、固堿生產(chǎn)概況 ……………………………………………………………43</p><p>　　三、

12、鍋式法固堿的生產(chǎn)原理 …………………………………………………43</p><p>　　四、鍋式法固堿生產(chǎn)工藝流程敘述 …………………………………………44</p><p>　　第五章 物料衡算 …………………………………………………………45</p><p>　　一、計(jì)算依據(jù) …………………………………………………………………45</p>&l

13、t;p>　　二、物料衡算 …………………………………………………………………45</p><p>　　第六章 熱量衡算 …………………………………………………………48</p><p>　　第七章、設(shè)備及配置 ………………………………………………………50</p><p>　　環(huán)保與安全 ……………………………………………………………………51</

14、p><p>　　設(shè)計(jì)評(píng)述 ………………………………………………………………………52</p><p>　　參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………53</p><p>　　致謝 ……………………………………………………………………………55</p><p><b>　　附圖</b></p&

15、gt;<p><b>　　第一篇 液堿</b></p><p><b>　　第一章 總論</b></p><p><b>　　一、產(chǎn)品</b></p><p>　　第二章 液堿的蒸發(fā)</p><p><b>　　一、物料計(jì)算</b>&l

16、t;/p><p><b>　　1.1計(jì)算依據(jù)：</b></p><p>　?。?）產(chǎn)品 200kt/a （折100%NaOH）</p><p>　　（2）年作業(yè)時(shí)間 7200小時(shí)</p><p>　?。?）原料堿：隔膜法電解工序來(lái)的堿液</p><p>　　NaOH NaCl

17、 H2O及其它 溫度</p><p>　　10% 15.5% 74.5% 90℃</p><p>　?。?）三效蒸發(fā)器出來(lái)的成品堿</p><p>　　NaOH NaCl H2O及其它 </p><p>　　44.

18、7% 1% 54.3%</p><p>　?。?）加熱蒸汽壓力：08MP（絕）</p><p>　?。?）末效二次蒸汽壓力：0.0145MP（絕）</p><p>　　（7）產(chǎn)量200kt/a（折100%NaOH） 200×1000×1000/300×24=27778kg/h</p>&

19、lt;p>　?。?）由于實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，考慮浴度8%，即</p><p>　　Fa=27778×（1+0.08）</p><p>　　=30000 kg/h</p><p>　?。?0）1—3效流程示意簡(jiǎn)圖如下</p><p>　　W1 H1‘W2 H2 W3 H3<

20、/p><p><b>　　F0Xa0t0</b></p><p><b>　　D T H</b></p><p>　　F1Xa1t1F2Xa2t2F3Xa3t3</p><p>　　G1 D T G2 D2T2 G3 D3T3</p><p

21、>　　附圖2-1-1流程示意簡(jiǎn)圖</p><p><b>　　1.2、總物料衡算</b></p><p>　　1）以30000kg/h100%NaOH為計(jì)算基礎(chǔ)</p><p>　　在蒸發(fā)過(guò)程中由于堿液中的雜質(zhì)比較少可以忽略進(jìn)行計(jì)算，洗水一般為0.5Fa。</p><p>　　進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)的堿液量：</p&g

22、t;<p>　　F0=Fa/Xa0=30000/0.1=300000 kg/h</p><p>　　則其中的： NaOH Fa= 300000×0.1=30000 kg/h</p><p>　　NaCl Fs= 300000×0.155=46500 kg/h</p><p>　　H2O Fw=300000×（

23、1-0.1-0.155）=223500 kg/h</p><p>　　2）出蒸發(fā)系統(tǒng)的堿液量：</p><p>　　F3=Fa/Xa3=30000/0.447=67114.0940 kg/h</p><p>　　則其中的： NaOH 67114.0940×0.447=30000 kg/h</p><p>　　NaCl

24、 67114.0940×0.01=671.1409 kg/h</p><p>　　H2O 67114.0940×0.543=36442.9530 kg/h</p><p><b>　　3）總蒸發(fā)水量：</b></p><p>　　W=FXw-Fa/Xa1×Xw1+0.5Fa</p><p

25、>　　=202057.047kg/g</p><p><b>　　4）總的析鹽量為：</b></p><p>　　Gs=F0Xso-Fa/Xa1×Xs1</p><p>　　=300000×0.155-30000/0.447×0.01</p><p>　　=45828.8591 kg/

26、h</p><p>　　5）列出物料平衡表如2—1—1：</p><p>　　6）初步估計(jì)各效蒸發(fā)水量。三效逆流蒸發(fā)水量一般可設(shè)[1]</p><p>　　W1：W2：W3=1：1：1</p><p>　　由于 W1+W2+W3=W </p><p>　　解上述方程組得：W1=W2=W3=67352.3490 k

27、g/h</p><p>　　表2—1—1 物料平衡表 </p><p>　　1.3、各效的物料衡算</p><p>　　1.3.1第三效的物料衡算</p><p>　　估算其堿液的濃度為：Xa3=Fa/（F0-W3）</p><p>　　=30000/（300000-67352.349）</p&g

28、t;<p><b>　　=0.1298</b></p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〈75 ℃ ，則采用[1]：</p><p>　　Xs3=0.2613721-0.6894598Xa3-0.7948191Xa23+2.465996Xa33</p><p

29、>　　則 Xs3=0.1645</p><p>　　由于在蒸發(fā)過(guò)程中NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為：</p><p>　　Gs3=Fa/Xa0×Xs0-Fa/Xa3Xs3</p><p>　　=30000/0.1×0.155-30000/0.1298×0.1645</p><p>　

30、　=8244.1860 kg/h</p><p>　　核算堿液濃度： XL3=Fa/（F0-W3-Gs3）</p><p>　　=30000/（300000-67352.349-8244.186）</p><p><b>　　=0.1337</b></p><p>　　假設(shè)相對(duì)誤差Z=0.001，若︳XL3-Xa3

31、 ︳/Xa3〉Z，則重新設(shè)Xa3=XL3，代入上式</p><p>　　復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得三效的濃度和析鹽量。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果如表2-1-2</p><p>　　表2-1-2 計(jì)算數(shù)據(jù)表</p><p>　　由于0.0007〈0.001，所以 Xa3=0.1354</p><p&g

32、t;　　則 F3=Fa/Xa3=30000/0.1354=221565.7312 kg/h</p><p>　　即 Xw3=（Fw0-W3）/F3</p><p>　　=（223500-67352.349）</p><p><b>　　=0.7047</b></p><p>　　Xs3=1-0.1354-0

33、.7047</p><p><b>　　=0.1599</b></p><p>　　表2-1-3 第三效物料平衡表 </p><p>　　其中： NaOH 221565.7312×0.1354=30000 kg/h</p><p>　　NaCl 221565.7312×0.1599=354

34、28.3604 kg/h</p><p>　　H2O 221565.7312×0.7047=156137.3708 kg/h</p><p>　　析鹽量為：Gs3=F0Xs0-F3Xs3</p><p>　　=300000×0.155-221565.7312×0.1599</p><p>　　=11071

35、.6369 kg/h</p><p>　　第三效的物料平衡如表2-1-3</p><p>　　1.3.2、第二效進(jìn)行物料衡算</p><p>　　估算第二效的堿液的濃度為</p><p>　　Xa2=Fa/（F3-W2+15000）</p><p>　　=30000/（221565.7312-67352.349+150

36、00）</p><p><b>　　=0.1773</b></p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〉75 ℃ ，則采用[1]：</p><p>　　Xs2=0.285252-0.8860123Xa2+0.228191Xa22+0.855736Xa23</p&g

37、t;<p>　　則 Xs2=0.1401</p><p>　　由于在蒸發(fā)過(guò)程中NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為：</p><p>　　Gs2=Fa/Xa3×Xs3-Fa/Xa2Xs2</p><p>　　=30000/0.1354×0.1599-30000/0.1773×0.1401</p>

38、;<p>　　=11722.7766 kg/h</p><p>　　核算堿液濃度： XL2=Fa/（F3-W2-Gs2+W＇）</p><p>　　=30000/（221565.7312-67352.349-8244.186+15000）</p><p><b>　　=0.1905</b></p><p&

39、gt;　　表2--4計(jì)算數(shù)據(jù)表</p><p>　　假設(shè)相對(duì)誤差Z=0.001，若︳XL2-Xa2 ︳/Xa2〉Z，則重新設(shè)Xa2=XL2，代入上式重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得三效的濃度和析鹽量。計(jì)算結(jié)果如下表2-2-4</p><p>　　由于0.0005〈0.001 ，則Xa2=0.1958 Xs2=0.127</p><p>　　Gs2=1

40、5959.7861 kg/h</p><p>　　F2=Fa/Xa2=30000/0.1958=153217.5689 kg/h</p><p>　　其中 NaOH 153217.5689×0.1958=30000 kg/h</p><p>　　NaCl 153217.5689×0.127=19458.6313 kg/h&l

41、t;/p><p>　　H2O 153217.5689×0.6772=103758.9377 kg/h</p><p><b>　　則蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　W2=Fw3-Fw2+15000</p><p>　　=156137.3708-103758.9377+15000</p>

42、<p>　　=67378.4331 kg/h</p><p>　　對(duì)于第二效列物料平衡表 如表2-1-5</p><p>　　表2-1-5 第二效物料平衡表 </p><p>　　1.3.3、第一效作物料衡算</p><p><b>　　進(jìn)入蒸發(fā)器的物料：</b></p><

43、;p>　　其中： NaOH 30000 kg/h</p><p>　　NaCl 19458.6313 kg/h</p><p>　　H2O 103578.9337 kg/h</p><p><b>　　離開(kāi)蒸發(fā)器的堿液：</b></p><p>　　其中： NaOH

44、 30000 kg/h</p><p>　　NaCl 671.1409 kg/h</p><p>　　H2O 36442.953 kg/h</p><p><b>　　蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　W3=103578.9337-36442.953=67135.9807 kg/h</p&

45、gt;<p><b>　　析鹽量為：</b></p><p>　　Gs3=19458.6313-671.1409=18787.4904 kg/h</p><p>　　第一效的物料平衡如表2-1-6</p><p>　　表2-1-6 第一效物料平衡表 </p><p><b>　

46、　二、溫差損失計(jì)算</b></p><p>　　2.1、估算各效二次蒸汽壓力（溫度）</p><p>　　估算各效二次蒸汽壓力、溫度；選定加熱蒸汽壓力P1=0.8MP（絕）和末效壓力P3=0.0145MP（絕），各效以等壓差進(jìn)行分配[2]，即</p><p>　　△P=（P1-P3）/3=0.2618MP</p><p>　　P1

47、＇=P1- △P=0.8-0.2618=0.5382MP</p><p>　　P2＇=P1- 2△P=0.8-2×0.2618=0.2764MP</p><p>　　P3＇=P1-3×△P=0.8-3×0.2618=0.146MP</p><p>　　根據(jù)《化工原理》[3]查得</p><p>　　P1＇=0.5

48、382MP(絕) T1＇=154.4℃ 　　r1＇=2104.8kJ/kg</p><p>　　P2＇=0.2764MP(絕) T2＇=130.4℃ r2＇=2176.3kJ/ kg</p><p>　　P3＇=0.0146MP(絕) T3＇=52.7℃ r3＇=2371.5kJ/kg</p><p>　　2.2、溶液

49、中因溶質(zhì)濃度引起的溫度損失</p><p>　　常壓下溶液的沸點(diǎn)升高為[2]:</p><p>　　△0＇=2.671111-39.64219X+445.4087X2-448.1834X3</p><p>　　二次蒸汽壓力下沸點(diǎn)升高的修正系數(shù)為[2]:</p><p>　　f=0.0162(T＇+273)2/R</p><

50、p>　　二次蒸汽壓力下溶液沸點(diǎn)升高為[2]:</p><p><b>　　△＇=f△0＇</b></p><p>　　則 △1＇=47.9℃</p><p>　　△2＇=10.5℃ </p><p><b>　　△3＇=4.1℃</b></p><p>　

51、　2.3、因溶液液柱靜壓引起溫差損失</p><p>　　因溶液液柱靜壓引起溫差損失（ △＇＇）：蒸發(fā)器操作時(shí)，溶液常呈氣液混合狀態(tài)，密度比較小，理論計(jì)算結(jié)果往往偏高，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用：</p><p>　　△1＇＇＝ △2＇＇＝ △3＇＇＝1.5℃</p><p>　　2.4、各效之間管路助力引起的溫差損失</p><p>　　由于各效之間管

52、路助力引起的溫差損失[1]：一般每?jī)尚еg的損失可取為1℃</p><p>　　2.5、各效溶液的沸點(diǎn)</p><p>　　各效溶液的沸點(diǎn)[1]：蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)等于蒸發(fā)室二次蒸汽溫度加上沸騰升高值，因此</p><p>　　一效： tL=T1+△1＇+△1＇＇=203.80℃</p><p>　　二效： t2=T2+△

53、2＇+△2＇＇=142.40℃</p><p>　　三效： t3=T3+△3＇+△3＇＇=57.50℃</p><p><b>　　三、熱量衡算</b></p><p>　　在蒸發(fā)過(guò)程中，NaOH溶液濃縮熱、鹽結(jié)晶析出熱與鹽泥帶出熱與總的熱量消耗相比約為1%左右，所以在計(jì)算時(shí)這部分熱量作為熱損失考慮。另外，料液帶入熱量為：</p

54、><p>　?。?Fa/X0）Cp0T0=（FaCp0Cpw/X0Cpw）T0</p><p><b>　　3.1、蒸發(fā)水量</b></p><p>　　即Fa/X0（kg）料液所含熱量相當(dāng)于FaCp0/X0Cpw（kg）水所含熱量，F(xiàn)aCp0/X0Cpw稱(chēng)為料液的當(dāng)量水量，下面進(jìn)行熱量衡算時(shí)以料液當(dāng)量水量代替料液量，先不記熱損失。</p&g

55、t;<p>　　對(duì)于第一效進(jìn)行熱量衡算。進(jìn)入蒸發(fā)器熱量：</p><p>　　新鮮蒸汽帶入熱量： D0H0</p><p>　　料液帶進(jìn)熱量： （FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL2</p><p>　　Cpo、Cpw分別為料液、水的定壓比熱容，kJ/（kg. ℃）</p><p>　　Cpo、

56、Cpw查《化工工藝手冊(cè)》[4]分別為4.062 kJ/（kg. ℃）、4.220 kJ/（kg. ℃）</p><p><b>　　出蒸發(fā)器的熱量：</b></p><p>　　二次蒸汽帶出熱量： WL1H1</p><p>　　蒸汽冷凝水帶出熱量： D0CPW T0</p><p>　　出料液帶出熱量：

57、 （FaCp0/X0Cpw-WL1-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL3</p><p>　　根據(jù)熱量平衡，進(jìn)入蒸發(fā)器的等于離開(kāi)蒸發(fā)器的熱量，則有：</p><p>　　D0H0+（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL2= WL1H1+ D0CPW T0+（FaCp0/X0Cpw-WL1-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL3</p><p>　　則

58、 WL1=D0（H0-CPWT0）/（H-CPWtL1）+（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）Cpw（tL2-tL1）/（H-CPWtL1）</p><p>　　令： （H0-CPWT0）/（H1-CPWtL1）= RD/R1 </p><p>　　（tL2-tL1）/（H1-CPWtL1）=N1 </p><p>　　同理：

59、 （H1-CPWT1）/（H2-CPWtL2）= R1/R2</p><p>　?。℉2-CPWT2）/（H3-CPWtL3）= R2/R3 </p><p>　?。╰L3-tL2）/（H2-CPWtL2）=N2</p><p>　　（tL0-tL3）/（H3-CPWtL3）=N3</p><p>　　考慮熱損失，溶液濃縮熱等都記入熱損

60、失中，故取熱利用系數(shù)為[3]η=0.96～0.98：取經(jīng)驗(yàn)值為η1= η2=η3=η=0.97</p><p><b>　　一效蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　WL1=[D RD/R1 +（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）Cpw N1] η1</p><p>　　同理二、三效蒸發(fā)水量為：</p><p

61、>　　WL2=[ WL1R1/R2 +（FaCp0/X0Cpw-WL3+Wˊ）Cpw N2] η2</p><p>　　WL3=[ WL2R2/R3 +（FaCp0/X0Cpw）Cpw N3] η3</p><p>　　由于 RD/R1=2052.7/2104.8=0.9752 </p><p>　　R1/R2=2104.8/2176.3=0

62、.9671</p><p>　　R2/R3=2176.3/2371.5=0.9177</p><p>　　N1 =（142.4-203.8）/2104.8=-0.02917</p><p>　　N2=（57.5-142.4）/2176.3=-0.039</p><p>　　N3=（90-57.5）/2371.5=-0.0137</p&g

63、t;<p>　　將其數(shù)代入前面的式子得：</p><p>　　WL1=[0.9752D+（288767.7725-WL2-WL3+15000）Cpw N1] η1</p><p>　　WL2=[ WL1R1/R2 +（FaCp0/X0Cpw-WL3+Wˊ）Cpw N2] η2</p><p>　　WL3=[ WL2R2/R3 +（FaCp0/X0Cpw

64、）Cpw N3] η3</p><p>　　解之上述方程組的： D=124373.4212kg/h</p><p>　　WL1=94563.5597kg/h</p><p>　　WL2=49889.0334kg/h</p><p>　　WL3=60604.4539kg/h</p><p>　　3.2、總的有效溫差及其

65、在各效的分配</p><p>　　1）總有效溫差等于新鮮蒸汽與三效二次蒸汽的溫差與總的溫差損失之差，即</p><p>　　∑△t=T-TK-∑△＇-∑△＇＇-∑△＇＇＇</p><p>　　=170.4-52.7-62.5-4.5-3</p><p><b>　　=47.7℃</b></p><p&

66、gt;<b>　　2）各效傳熱量：</b></p><p>　　一效： Q1=D0.R0 =124373.4212×2052.7=70917033.8W</p><p>　　二效： Q2=WL1.R1=94563.5597×2104.8=55288166.24W</p><p>　　三效： Q3=WL2.R

67、2=49889.0334×2176.3=30159306.5W</p><p>　　3）有效在各效中的分配，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)[2]：</p><p>　　K1=4610W/（m2K） K2=3210W/（m2K） K3=2760W/（m2K）</p><p>　　由于 ∑△t=Q1/K1A1+Q2/K2A2+Q3/K

68、3A3</p><p>　　由于在三效逆流過(guò)程中三效的傳熱面積比其為[2]：0.38：1：1</p><p>　　設(shè)A3=A則有A2=A、A1=0.38A</p><p>　　則 ∑△t=（Q1/0.38K1+Q2/K2+Q3/K3）/A</p><p>　　解之得： △t1=28.7℃ △t2=11.6℃ △

69、t3=7.4℃</p><p>　　4）各效溶液的沸點(diǎn)及各效的二次蒸汽溫度[1]。</p><p>　　Ⅰ效溶液沸點(diǎn)： t1=T0-△t1=141.7℃</p><p>　?、裥Ф握羝麥囟龋?T1＇=t1-△＇-△＇＇=92.3℃</p><p>　　Ⅱ效溶液沸點(diǎn)： t2=T＇1-1-△t2=79.7℃&l

70、t;/p><p>　　Ⅱ效二次蒸汽溫度： T2＇=t2-△＇-△＇＇=67.7℃</p><p>　?、笮芤悍悬c(diǎn)： t3=T2＇-1-△t3=59.4℃</p><p>　　相應(yīng)的二次蒸汽壓強(qiáng)查《化工原理》得</p><p>　　PL1＇=0.7648MPa PL2＇=0.02821MPa</p>

71、<p>　　由于第三效的二次蒸汽的壓力知為0.0145MP，溫度為53.7℃</p><p>　　誤差條件[1]：︳PL1＇-P1＇ ︳/P1＇<Z1 , ︳PL2＇-P2＇ ︳/P2＇<Z1 , ︳WL1-W1 ︳/W1<Z2 , ︳WL2-W2 ︳/W2<Z2 , ︳WL3-W3 ︳/W3<Z2 ,Z、分別為計(jì)算精度，可以是0.001，也可以是0.01。

72、現(xiàn)在定為0.01。</p><p>　　由于︳PL1＇-P1＇ ︳/P1＇>Z1所以進(jìn)行重新計(jì)算.則重新設(shè)P1＇=Pl1＇, P2＇=Pl2＇, W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3代入前面式開(kāi)始重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差全部在允許范圍內(nèi)為止。</p><p><b>　　四、迭代計(jì)算</b></p><p>　　4.1、 第一

73、次迭代計(jì)算</p><p>　　4.1.1、 物料衡算</p><p>　　1）第三效的物料衡算</p><p>　　估算其堿液的濃度為：Xa３=Fa/（F0-W3）</p><p>　　=30000/（300000-60604.4539）</p><p><b>　　=0.1253</b><

74、;/p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〈75 ℃ ，則采用：</p><p>　　Xs3=0.2613721-0.6894598Xa3-0.7948191Xa32+2.465996Xa33</p><p>　　則 Xs３=0.1674</p><p>　　由于在蒸

75、發(fā)過(guò)程中NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為：</p><p>　　Gs０=Fa/Xa０×Xs０-Fa/Xa３Xs３</p><p>　　=30000/0.1×0.155-30000/0.1253×0.1674</p><p>　　=6420.1915kg/h</p><p>　　核算堿液濃度：

76、XL３=Fa/（F０-W３-Gs３）</p><p>　　=30000/（300000-60604.4539-6420.1915）</p><p><b>　　=0.1288</b></p><p>　　假設(shè)相對(duì)誤差Z=0.001，若︳XL３-Xa３ ︳/Xa３〉Z，則重新設(shè)Xa３=XL３，代入上式重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止。<

77、;/p><p>　　計(jì)算結(jié)果如表2-4-1</p><p>　　表2-4-1 計(jì)算數(shù)據(jù)表</p><p>　　由于0.00077〈0.001，所以 Xa3=0.1300</p><p>　　則 F3=Fa/Xa3=30000/0.13=230769.2308 kg/h</p><p>　　即 Xs3=0.163

78、7</p><p>　　Gs3=8723.077 kg/h</p><p>　　Xw3=01-0.13-0.1637=0.7063</p><p>　　其中： NaOH 230769.2308×0.1300=30000 kg/h</p><p>　　NaCl 230769.2308×0.1637=37776.92

79、31 kg/h</p><p>　　H2O 230769.2308×0.7063=162992.3077 kg/h</p><p>　　析鹽量為：Gs3=8723.077 kg/h</p><p>　　蒸發(fā)水量為： W3=223500-162992.3077=60507.6923 kg/h</p><p>　　第三效的物料

80、平衡如表2-4-2</p><p>　　表2-4-2 第三效物料平衡表 </p><p>　　2）第二效的物料衡算</p><p>　　估算第二效的堿液的濃度為</p><p>　　Xa2=Fa/（F3-W2+15000）</p><p>　　=30000/（230769.2308-49889.0

81、334+15000）</p><p><b>　　=0.1532</b></p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〉75 ℃ ，則采用：</p><p>　　Xs2=0.285252-0.8860123Xa2+0.228191Xa22+0.855736Xa23<

82、/p><p>　　則 Xs2=0.1579</p><p>　　由于在蒸發(fā)過(guò)程中NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為：</p><p>　　Gs2=Fa/Xa3×Xs3-Fa/Xa2Xs2</p><p>　　=30000/0.13×0.1637-30000/0.1532×0.1579</p>

83、;<p>　　=6858.5575kg/h</p><p>　　核算堿液濃度： XL2=Fa/（F3-W2-Gs2+W＇）</p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.1587</b></p><p>　　假設(shè)相對(duì)誤差Z=0.001，若︳XL2-Xa

84、2 ︳/Xa2〉Z，則重新設(shè)Xa2=XL2，代入上式重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得三效的濃度和析鹽量。計(jì)算結(jié)果如下表一</p><p>　　表2-4-3 計(jì)算數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)表</p><p>　　由于0.0006〈0.001 ，則Xa2=0.1607 Xs2=0.1523</p><p>　　Gs2=9345.0624 kg/h</p>

85、<p>　　F2=Fa/Xa2=30000/0.1958=186683.2607 kg/h</p><p>　　其中： NaOH 186683.2607×0.1607=30000 kg/h</p><p>　　NaCl 186683.2607×0.1523=28431.8606 kg/h</p><p>　　H2O

86、 186683.2607×0.687=128251.4001 kg/h</p><p>　　表2-4-4 第二效物料平衡表 </p><p><b>　　則蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　W2=Fw3-Fw2+15000 </p><p>　　=156137.3708-128

87、251.4001+15000</p><p>　　=42885.9707 kg/h</p><p>　　對(duì)于第二效列物料平衡如表2-4-3：</p><p>　　3）第一效作物料衡算</p><p><b>　　進(jìn)入蒸發(fā)器的物料：</b></p><p>　　其中： NaOH 30

88、000 kg/h</p><p>　　NaCl 28431.8606 kg/h</p><p>　　H2O 128251.4001 kg/h</p><p><b>　　離開(kāi)蒸發(fā)器的堿液：</b></p><p>　　其中： NaOH 30000 kg/h</p><

89、p>　　NaCl 671.1409 kg/h</p><p>　　H2O 36442.953 kg/h</p><p><b>　　蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　W3=128251.4001-36442.953=91808.4471 kg/h</p><p><b>　　析鹽

90、量為：</b></p><p>　　Gs3=28431.8606-671.1409=27760.7197 kg/h</p><p>　　表2-4-5 第一效物料平衡表 </p><p>　　第一效的物料平衡如表2-4-5：</p><p>　　4.1.2、 溫差損失計(jì)算</p><

91、;p>　　1）估算各效二次蒸汽壓力、溫度</p><p>　　估算各效二次蒸汽壓力、溫度；選定加熱蒸汽壓力P1=0.8MP（絕）和末效壓力P3=0.0145MP（絕），由于</p><p>　　P1＇=0.07649MP</p><p>　　P2＇=0.02821MP</p><p>　　P3＇=0.0145MP</p>

92、<p>　　根據(jù)《化工原理》查得</p><p>　　P1＇=0.07649MP(絕) T1＇=92.3℃ 　　r1＇=2277.7 kJ/kg</p><p>　　P2＇=0.02821MP(絕) T2＇=67.7℃ r2＇=2337.1 kJ/ kg</p><p>　　P3＇=0.0145MP(絕) T3＇=53.7℃

93、r3＇=2371.9 kJ/kg</p><p>　　2）溶液中因溶質(zhì)濃度引起的溫度損失</p><p>　　常壓下溶液的沸點(diǎn)升高為:</p><p>　　△0＇=2.671111-39.64219X+445.4087X2-448.1834X3</p><p>　　二次蒸汽壓力下沸點(diǎn)升高的修正系數(shù)為:</p><p>

94、　　f=0.0162(T＇+273)2/R</p><p>　　二次蒸汽壓力下溶液沸點(diǎn)升高為:</p><p><b>　　△＇=f△0＇</b></p><p>　　則 △1＇=32.2℃</p><p><b>　　△2＇=4.7℃ </b></p><p

95、><b>　　△3＇=3.0℃</b></p><p>　　3）因溶液液柱靜壓引起溫差損失</p><p>　　因溶液液柱靜壓引起溫差損失（ △＇＇）：蒸發(fā)器操作時(shí)，溶液常呈氣液混合狀態(tài)，密度比較小，理論計(jì)算結(jié)果往往偏高，故根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用： △1＇＇＝ △2＇＇＝ △3＇＇＝1.5℃</p><p>　　4）由于各效之間管路阻力引起的溫差損

96、失</p><p>　　由于各效之間管路助力引起的溫差損失：一般每?jī)尚еg的損失可取為1℃</p><p><b>　　5）各效溶液的沸點(diǎn)</b></p><p>　　各效溶液的沸點(diǎn)：蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)等于蒸發(fā)室二次蒸汽溫度加上沸騰升高值，因此</p><p>　　一效： tL=T1+△1＇+△1＇＇=126.

97、0℃</p><p>　　二效： t2=T2+△2＇+△2＇＇=75.1℃</p><p>　　三效： t3=T3+△3＇+△3＇＇=57.2℃</p><p>　　4.1.3、熱量衡算</p><p>　　在蒸發(fā)過(guò)程中，NaOH溶液濃縮熱、鹽結(jié)晶析出熱與鹽泥帶出熱與總的熱量消耗相比約為1%左右，所以在計(jì)算時(shí)這部分熱量作為

98、熱損失考慮。另外，料液帶入熱量為：</p><p>　?。?Fa/X0）Cp0T0=（FaCp0Cpw/X0Cpw）T0</p><p><b>　　1、蒸發(fā)水量：</b></p><p>　　即Fa/X0（kg）料液所含熱量相當(dāng)于FaCp0/X0Cpw（kg）水所含熱量，F(xiàn)aCp0/X0Cpw稱(chēng)為料液的當(dāng)量水量，下面進(jìn)行熱量衡算時(shí)以料液當(dāng)量水

99、量代替料液量，先不記熱損失。</p><p>　　對(duì)于第一效進(jìn)行熱量衡算。進(jìn)入蒸發(fā)器熱量</p><p>　　新鮮蒸汽帶入熱量： D0H0</p><p>　　料液帶進(jìn)熱量： （FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL2</p><p>　　Cpo、Cpw分別為料液、水的定壓比熱容，kJ/（kg. ℃）</p

100、><p>　　Cpo、Cpw查《化工工藝手冊(cè)》分別為4.062 kJ/（kg. ℃）、4.220 kJ/（kg. ℃）</p><p><b>　　出蒸發(fā)器的熱量</b></p><p>　　二次蒸汽帶出熱量： WL1H1</p><p>　　蒸汽冷凝水帶出熱量： D0CPW T0</p><p&

101、gt;　　出料液帶出熱量： （FaCp0/X0Cpw-WL1-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL3</p><p>　　根據(jù)熱量平衡，進(jìn)入蒸發(fā)器的等于離開(kāi)蒸發(fā)器的熱量則有</p><p>　　D0H0+（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL2= WL1H1+ D0CPW T0+（FaCp0/X0Cpw-WL1-WL2-WL3+Wˊ）CpwtL3</p>

102、;<p><b>　　則 </b></p><p>　　WL1=D0（H0-CPWT0）/（H-CPWtL1）+（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）Cpw（tL2-tL1）/（H-CPWtL1）</p><p>　　令： （H0-CPWT0）/（H1-CPWtL1）= RD/R1 </p><p&

103、gt;　　（tL2-tL1）/（H1-CPWtL1）=N1 </p><p>　　同理： （H1-CPWT1）/（H2-CPWtL2）= R1/R2</p><p>　?。℉2-CPWT2）/（H3-CPWtL3）= R2/R3 </p><p>　?。╰L3-tL2）/（H2-CPWtL2）=N2</p><p>　　（tL0

104、-tL3）/（H3-CPWtL3）=N3</p><p>　　考慮熱損失，溶液濃縮熱等都記入熱損失中，故取熱利用系數(shù)為η：</p><p><b>　　一效蒸發(fā)水量為：</b></p><p>　　WL1=[D RD/R1 +（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）Cpw N1]η1</p><p>　　同理二、

105、三效蒸發(fā)水量為</p><p>　　WL2=[ WL1R1/R2 +（FaCp0/X0Cpw-WL3+Wˊ）Cpw N2] η2</p><p>　　WL3=[ WL2R2/R3 +（FaCp0/X0Cpw）Cpw N3] η3</p><p>　　由于 RD/R1=2052.7/2277.7=0.9012 </p><p>

106、　　R1/R2=2277.7/2377.1=0.9746</p><p>　　R2/R3=2337.1/2371.9=0.9853</p><p>　　N1 =（75.1-126）/2277.7=-0.022</p><p>　　N2=（57.2-75.1）/2337.1=-0.0077</p><p>　　N3=（90-57.2）/2371

107、.9=-0.0138</p><p>　　將其數(shù)代入前面的式子得：</p><p>　　WL1=[RD/R1D+（FaCp0/X0Cpw-WL2-WL3+Wˊ）Cpw N1] η1</p><p>　　WL2=[ WL1R1/R2 +（FaCp0/X0Cpw-WL3+Wˊ）Cpw N2] η2</p><p>　　WL3=[ WL2R2/R3

108、 +（FaCp0/X0Cpw）Cpw N3] η3</p><p>　　解之上述方程組的： D=82068.8259 kg/h</p><p>　　WL1=70198.8429 kg/h</p><p>　　WL2=59081.3017 kg/h</p><p>　　WL3=72776.9025 kg/h</p><

109、p>　　2、總的有效溫差及其在各效的分配</p><p>　　1）總有效溫差等于新鮮蒸汽與三效二次蒸汽的溫差與總的溫差損失之差，即</p><p>　　∑△t=T-TK-∑△＇-∑△＇＇-∑△＇＇＇</p><p>　　=170.4-53.7-39.9-4.5-3</p><p><b>　　=69.3℃</b>&

110、lt;/p><p><b>　　各效傳熱量：</b></p><p>　　一效： Q1=D0.R0=82068.8259×2052.7=46975188.59W</p><p>　　二效： Q2=WL1.R1=70198.8429×2277.7=44414417.91W</p><p>　　三

111、效： Q3=WL2.R2=59081.3017×2337.1=38355252.83W</p><p>　　2）有效在各效中的分配，蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：</p><p>　　K1=4610W/（m2K） K2=3210W/（m2K） K3=2760W/（m2K）</p><p>　　由于 ∑△t=Q1/K1A1+

112、Q2/K2A2+Q3/K3A3</p><p>　　由于在三效逆流過(guò)程中三效的傳熱面積比其為：0.38：1：1</p><p>　　設(shè)A3=A則有A2=A、A1=0.38A</p><p>　　則 ∑△t=（Q1/0.38K1+Q2/K2+Q3/K3）/A</p><p>　　同上解之得： △t1=34.5℃

113、 △t2=17.9℃ △t3=17.9℃</p><p>　　3）各效溶液的沸點(diǎn)及各效的二次蒸汽溫度。</p><p>　　一效溶液沸點(diǎn)： t1=T0-△t1=135.9℃</p><p>　　一效二次蒸汽溫度： T1＇=t1-△＇-△＇＇=102.2℃</p><p>　　二效溶液沸點(diǎn)： t2=T＇

114、1-1-△t2=83.3℃</p><p>　　二效二次蒸汽溫度： T2＇=t2-△＇-△＇＇=77.1℃</p><p>　　三效溶液沸點(diǎn)： t3=T2＇-1-△t3=58.2℃</p><p>　　相應(yīng)的二次蒸汽壓強(qiáng)查《化工原理》得</p><p>　　PL1＇=0.109918MPa PL2＇=0.0

115、42259MPa</p><p>　　由于第三效的二次蒸汽的壓力知為0.0145MP，溫度為53.7℃</p><p>　　誤差條件：︳PL1＇-P1＇ ︳/P1＇<Z1 , ︳PL2＇-P2＇ ︳/P2＇<Z1 , ︳WL1-W1 ︳/W1<Z2 , ︳WL2-W2 ︳/W2<Z2 , ︳WL3-W3 ︳/W3<Z2 ,Z、分別為計(jì)算精度，可以是

116、0.001，也可以是0.01?，F(xiàn)在定為0.01。</p><p>　　由于︳PL1＇-P1＇ ︳/P1＇>Z1所以進(jìn)行重新計(jì)算.則重新設(shè)P1＇=Pl1＇, P2＇=Pl2＇, W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3代入前面式開(kāi)始重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差全部在允許范圍內(nèi)為止。</p><p>　　如止反復(fù)計(jì)算，當(dāng)P1＇=Pl1＇=0.100995MPa, P2＇=Pl2＇=0.

117、039257MPa, W1=Wl1=72145.4244 kg/h,W2=Wl2=58548.5216 kg/h,W3=WL3=71363.101 kg/h</p><p>　　4.2第二次迭代計(jì)算</p><p>　　4.2.1、物料計(jì)算</p><p>　　1）、第三效的物料衡算</p><p>　　估算其堿液的濃度為：Xa３=Fa/（F

118、0-W3）</p><p>　　=30000/（300000-71363.101）</p><p><b>　　=0.1312</b></p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〈75 ℃ ，則采用：</p><p>　　Xs3=0.261372

119、1-0.6894598Xa3-0.7948191Xa32+2.465996Xa33</p><p>　　則 Xs３=0.1628</p><p>　　由于在蒸發(fā)過(guò)程中NaCl在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為：</p><p>　　Gs０=Fa/Xa０×Xs０-Fa/Xa３Xs３</p><p>　　=30000/0.1

120、×0.155-30000/0.1312×0.1628</p><p>　　=9274.3902 kg/h</p><p>　　核算堿液濃度： XL３=Fa/（F０-W３-Gs３）</p><p>　　=30000/（300000-9274.3902-71363.101）</p><p><b>　　=0.1

121、368</b></p><p>　　假設(shè)相對(duì)誤差Z=0.001，若︳XL３-Xa３ ︳/Xa３〉Z，則重新設(shè)Xa３=XL３，代入上式重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止。</p><p>　　計(jì)算結(jié)果如表2-5-6：</p><p>　　表2-4-6 計(jì)算數(shù)據(jù)表</p><p>　　由于0.0009〈0.001，所以 Xa3=

122、0.1387</p><p>　　則 F3=Fa/Xa3=30000/0.1387=216138.3285 kg/h</p><p>　　即 Xw3=（Fw0-W3）/F3=（223500-72145.4244）/216138.3285=0.7003</p><p>　　Xs3=1-1387-0.7003=0.1609</p><p>

123、　　Gs3=11723.3429 kg/h</p><p>　　其中： NaOH 216138.3285×0.1387=30000 kg/h</p><p>　　NaCl 216138.3285×0.1609=34776.657 kg/h</p><p>　　H2O 216138.3285×0.7003=151361.

124、6714 kg/h</p><p>　　蒸發(fā)水量為： W3=72145.4244 kg/h</p><p>　　第三效的物料平衡如表2-5-7：</p><p>　　表2-4-7 第三效物料平衡表 </p><p>　　2）第二效進(jìn)行物料衡算</p><p>　　設(shè)第二效的堿液的濃度為</p&

125、gt;<p>　　Xa2=Fa/（F3-W2+15000）</p><p>　　=30000/（216138.3285-58548.5216+15000）</p><p><b>　　=0.1738</b></p><p>　　則可由下列關(guān)聯(lián)式算出NaOH的濃度：</p><p>　　由于其溶液的沸點(diǎn)〉75