年處理3萬噸含-NaCl-廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)前期報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）前期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年處理 3萬噸含 NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：王德武 講師專業(yè)：過程裝備與控制工程學(xué)號： 姓名：趙麗媛 班級：過程C062報(bào)告提交日期：2010年4月24日一、 廢水處理的研究背景和意義1.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、水平及存在的問題1.1.1國內(nèi)發(fā)展情況：廢水處理是利用物理、化學(xué)和生物的方法對廢水進(jìn)行處理，使廢水凈化，減少污染，以至達(dá)到廢水回收、復(fù)用，充分利用水資源。我國目前的廢水處理主要分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法3類。物理處理法。通過物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污

2、染物（包括油膜和油珠）的，可分為重力分離法、離心分離法和篩濾截留法等。以熱交換原理為基礎(chǔ)的處理法也屬于物理處理法?；瘜W(xué)處理法。通過化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)的廢水處理法。在化學(xué)處理法中，以投加藥劑產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)的處理單元是：混凝、中和、氧化還原等；而以傳質(zhì)作用為基礎(chǔ)的處理單元?jiǎng)t有：萃取、汽提、吹脫、吸附、離子交換以及電滲析和等。后兩種處理單元又合稱為。其中運(yùn)用傳質(zhì)作用的處理單元既具有化學(xué)作用，又有與之相關(guān)的物理作用，所以也可從化學(xué)處理法中分出來，成為另一類處理方法，稱為物理化學(xué)法。生物處理法。通過的，使廢水中呈溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)

3、的，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)的廢水處理法。根據(jù)作用微生物的不同，生物處理法又可分為需氧生物處理和厭氧生物處理兩種類型。廢水生物處理廣泛使用的是需氧生物處理法，按傳統(tǒng)，需氧生物處理法又分為活性污泥法和生物膜法兩類?；钚晕勰喾ū旧砭褪且环N處理單元，它有多種運(yùn)行方式。屬于生物膜法的處理設(shè)備有生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化池以及最近發(fā)展起來的生物流化床等。生物氧化塘法又稱自然生物處理法 。厭氧生物處理法，又名生物還原處理法，主要用于處理高濃度有機(jī)廢水和污泥。使用的處理設(shè)備主要為消化池。蒸發(fā)（或稱濃縮）是指將含有非揮發(fā)性溶質(zhì)和揮發(fā)性溶劑組成的溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的過程，主要是利用加熱作用使溶液中一部分溶劑汽

4、化而獲得。所以，將廢水用蒸發(fā)工藝處理，不僅廢水得到了處理，而且通過蒸發(fā)作用后原料達(dá)到一定的濃度還可以回收利用。1.1.2國外發(fā)展情況：時(shí)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分，其在發(fā)達(dá)國家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英國、德國、芬蘭、荷蘭等歐洲國家均已投巨資對因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來的水污染進(jìn)行治理，日本、新加坡、美國、澳大利亞等國家也對污水處理給予了較大投資，特別是新加坡并沒有走先污染后治理的道路，而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策，使該國不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國家的行列，而且還是一個(gè)綠樹成蔭、碧水藍(lán)天、環(huán)境優(yōu)美的國家。國外污水處理廠建設(shè)的告訴發(fā)展大多數(shù)集中在20世紀(jì)70年代以后。芬蘭是世界時(shí)城市和工

5、業(yè)廢水處理最發(fā)達(dá)的國家之一，早在20世紀(jì)初九在首都赫爾辛基建造了第一座城市污水處理廠，70年代初期開始大規(guī)模興建城市污水處理廠，到1988年，芬蘭已經(jīng)有大約570個(gè)城鎮(zhèn)污水處理廠在運(yùn)行，日處理量達(dá)2.3X106 m3。同樣，污水處理在德國已有近百年的歷史，但其較快發(fā)展是在近20年。截止到1995年，德國有大小污水處理廠10390座，污水處理廠的規(guī)模按當(dāng)量人口數(shù)計(jì)算，人均BOD5 排放量為60 g/人，人均排水量為150 L/人。國外污水處理廠建設(shè)和發(fā)展的主要特點(diǎn)為污水處理廠趨向于大型化。國內(nèi)外對城市污水是集中處理還是分散處理的問題已經(jīng)形成共識，即污水的集中處理（大型化）應(yīng)是城市污水處理廠建設(shè)的

6、長期規(guī)劃目標(biāo)。結(jié)合不同的城市布局、發(fā)展規(guī)劃、地理水文等具體情況，對城市污水處理廠的建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃、集中處理，不僅能保證建設(shè)資金的有效使用率、降低處理能耗，而且有利于區(qū)域或流域水污染的協(xié)調(diào)管理及水體自凈容量的充分利用。污水處理所采用的工藝技術(shù)史污水處理的核心部分。污水處理采取的工藝與很多因素有關(guān)，如進(jìn)水水質(zhì)、出水要求、處理水量、投資大小等，還與氣候條件有關(guān)。目前污水處理的等級已經(jīng)從二級處理向三級處理過渡，特別是隨著水資源的日趨短缺，城市污水再生回用技術(shù)越來越受到各國的重視。也就是說現(xiàn)代化的污水處理廠應(yīng)具有雙重功能，一方面是要消除城市排水的污染問題，另一方面還要擔(dān)負(fù)解決城市水資源緊缺的任務(wù)。日本

7、隊(duì)污水處理的要求比較嚴(yán)格，由于國土的狹小，許多污水處理廠采用地下式。德國的主要分為自然凈化和人工凈化兩大類。自然凈化工藝是利用微生物在自然環(huán)境中的生命活動(dòng)來凈化污水，缺點(diǎn)是占地面積大，處理效率低，所需時(shí)間長，優(yōu)點(diǎn)是能耗低，因此僅適用于小規(guī)模的污水處理。人工凈化是利用人工手段改善微生物的品種及生產(chǎn)環(huán)境或外加藥劑，已達(dá)到對污染物高效降解和去除的目的，具有占地面積小、處理效率高、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但能耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，管理復(fù)雜，一般適用于大、中型的污水處理。國外的排放標(biāo)準(zhǔn)一般要求較高。由于受納水體的不同，美國城市污水處理后出水水質(zhì)要求常常比我國的二級處理出水水質(zhì)高。1.1.3存在的問題：由于課題是關(guān)于

8、含有NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)，存在的問題有：（1）能耗問題：由于廢液中含氯化鈉的濃度較低，要回收氯化鈉就必須先去掉大量的水分因而能耗較大，成本過高；（2）腐蝕問題：氯化鈉溶液對設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，其設(shè)備采用一般金屬材料是不行的，需要使用鈦材等特殊材料，這又加重了氯化鈉的回收成本；（3）結(jié)垢問題：在蒸發(fā)回收氯化鈉的過程中，蒸發(fā)室和加熱管極易結(jié)垢，這將使加熱管的傳熱系數(shù)降低，增加能源的消耗；（4）在蒸發(fā)回收氯化鈉的過程中的二次汽中含3-氯丙稀、氯仿、丙烯，這三種有機(jī)物隨二次汽進(jìn)入冷凝水中可導(dǎo)致冷凝水的二次污染。1.2 選題的目的、意義 1.2.1選題的目的：（1）進(jìn)一步鞏固及深化對廢水處理技術(shù)

9、基本概念與基本理論知識的理解；培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)各門課程基本理論、基本知識和基本技能、分析解決實(shí)際工程問題能力。（2）根據(jù)條件制定出合適的工藝流程。（3）學(xué)習(xí)常用設(shè)計(jì)資料的一般應(yīng)用方法。（4）培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用理論知識分析問題與解決問題的基本能力。（5）學(xué)習(xí)繪制平面圖、流程圖的方法與技巧，為走上工作崗位之前打下良好的專業(yè)基礎(chǔ)。1.2.2選題的意義：許多化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生含有氯化鈉的廢水， 如果直接排放將會(huì)引起對環(huán)境的污染，我國政府已經(jīng)對此表現(xiàn)了極大的關(guān)注。目前處理含有氯化鈉的廢水多采用蒸發(fā)或者膜處理工藝。但現(xiàn)在應(yīng)用的蒸發(fā)工藝還有一定的缺陷，比如容易結(jié)垢，腐蝕嚴(yán)重等，因此，以我國的真空制鹽生

10、產(chǎn)工藝為參考，參照相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，來合理設(shè)計(jì)含有氯化鈉的廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備，具有較強(qiáng)的工程價(jià)值和環(huán)保效益，對培養(yǎng)學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力有重要意義。二、 設(shè)計(jì)方案2.1 實(shí)施方案及主要研究手段從操作方式可分為單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)和直接接觸蒸發(fā)；按流體循環(huán)方式可分為不循環(huán)型蒸發(fā)、自然循環(huán)型蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)、刮膜式蒸發(fā)及離心式薄膜蒸發(fā)。設(shè)計(jì)時(shí)針對不同的物料用不同的蒸發(fā)器。正確的應(yīng)用不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，又能節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。其中，降膜式蒸發(fā)器是現(xiàn)代蒸發(fā)技術(shù)中常見的單元操作。在多效降膜式蒸發(fā)器中，溶液的流程可以是并流、逆流、平流和錯(cuò)流。并流是溶液與蒸氣成并流，不需要泵，成本低，但對粘

11、度隨濃度迅速增加的溶液不適宜；逆流是溶液與蒸氣成逆流，適用于粘度隨濃度變化較大的溶液，但熱敏性溶液應(yīng)有相應(yīng)措施；平流是每效都加入原料液，適用于蒸發(fā)過程中伴有結(jié)晶析出場合；錯(cuò)流是溶液與蒸氣在有些效成并流，而在有些效間則成逆流，操作復(fù)雜，實(shí)際很少應(yīng)用。2.2 預(yù)期研究結(jié)果或結(jié)論綜合考慮各種因素，本設(shè)計(jì)中對含氯化鈉廢水治理中的氯化鈉回收部分采用三效真空蒸發(fā)工藝，采用多效真空真空蒸發(fā)兼熱泵技術(shù)可較好的解決能耗高及設(shè)備腐蝕問題，溶液的流程選擇并流。2.2.1 采用多效蒸發(fā)蒸發(fā)是一個(gè)消耗大量加熱蒸汽而產(chǎn)生大量二次蒸汽的過程。從節(jié)能觀點(diǎn)出發(fā)，多效降膜式蒸發(fā)器充分利用蒸發(fā)所產(chǎn)生的二次蒸汽作為其他效加熱系統(tǒng)的熱

12、源，即要求蒸發(fā)裝置能提供溫度較高的二次蒸汽，這樣既可減少鍋爐生蒸汽的消耗量，又可減少末效進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽量，提高蒸汽的利用率。一般所用的飽和蒸汽不超過180 ，若超過180 ，其相對壓強(qiáng)就很高，這樣會(huì)增加熱設(shè)備與操作費(fèi)用。多效降膜式蒸發(fā)器的蒸發(fā)旨在節(jié)省加熱蒸汽。這樣蒸汽被多次重復(fù)利用，使蒸發(fā)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性明顯提高。2.2.2 采用真空蒸發(fā)工藝大氣冷凝器和真空泵使得蒸發(fā)系統(tǒng)為真空蒸發(fā)，這樣降低了各效蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)，使其在100以下沸騰，因而可以減輕氯化鈉溶液對設(shè)備的腐蝕。由于真空度提高后，溶液的沸點(diǎn)隨之下降，水分更容易由液相轉(zhuǎn)變?yōu)槠?，?dāng)加熱溫度一定時(shí)，真空蒸發(fā)的蒸出速度就會(huì)提高。同時(shí)真空

13、蒸發(fā)降低了料液的飽和溫度，這樣在很大程度上減輕了氯化按在蒸發(fā)的過程中的揮發(fā)程度，也就是減少了隨著二次蒸汽的凝結(jié)而進(jìn)入冷凝水中的氨氮含量。此外蒸發(fā)的溫度降低也有利于3-氯丙稀、氯仿、丙烯物質(zhì)的揮發(fā)，這樣使得冷凝水中含氯化鈉的量有很大程度的降低。2.2.3 溶液的流程選擇并流并流加料的優(yōu)點(diǎn)是：（1）由于后一效蒸發(fā)室的壓力較前一效為低，故溶液在效間的輸送勿需用泵，就能自動(dòng)從前效進(jìn)入后效。（2）由于后一效溶液的沸點(diǎn)較前一效為低，故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)因過熱自行蒸發(fā)。因而可產(chǎn)生較多的二次蒸汽。（3）由末效引出完成液，因其沸點(diǎn)最低，故帶走的熱量最少，減少了熱量損失。三、 現(xiàn)階段完成的任務(wù)文獻(xiàn)翻譯已

14、完成，設(shè)計(jì)方案已確定，計(jì)算出部分?jǐn)?shù)據(jù)。四、 進(jìn)度安排2010年4月26日5月16日 實(shí)驗(yàn)研究，提交中期報(bào)告2010年5月17日5月31日 數(shù)據(jù)處理并提交論文初稿2010年6月 1日6月12日 提交論文定稿，準(zhǔn)備答辯五、 參考文獻(xiàn)（1) GB1501998鋼制壓力容器, 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社 （2) 李崇岳,化工工藝設(shè)計(jì)概論,天津:天津大學(xué)出版社,1994 （3) 化學(xué)工業(yè)部,化工工藝設(shè)計(jì)手冊,北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1986 （4) 姚玉英,化工原理（上、下冊）天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社,1990 （5) 潘國呂， 郭慶豐.化工設(shè)備設(shè)計(jì), 北京:清華大學(xué)出版社,1996 （6) 機(jī)械工業(yè)委員會(huì)，泵

15、類產(chǎn)品樣本， 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1988 （7) 化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站,化工設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)手冊,1987 （8) 鄭津洋,過程設(shè)備設(shè)計(jì),北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.7 第二版 （9) 鄭平友,陳孝彥,崔朝陽等.強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶中傳質(zhì)規(guī)律的研究，西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)2003，37（11） ：11941197 （10) 馮伯華,陳自新,蘇元復(fù),等.化學(xué)工程手冊:蒸發(fā)與結(jié)晶，北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1987.5468 （11) 哈姆斯基 E B.化學(xué)工業(yè)中的結(jié)晶，古濤,葉鐵林,譯.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1984（12) 鄭平友,余勁松,張淑萍等.蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)規(guī)律的研究，科學(xué)技術(shù)與工程2006,

16、6（8） ：10021006 （13) 尹華江,真空制鹽蒸發(fā)罐罐型結(jié)構(gòu)淺析,中國井礦鹽,1994，5：1316 （14) 周全,粗粒鹽的結(jié)晶環(huán)境及蒸發(fā)結(jié)晶器結(jié)構(gòu)的討論, 中國井礦鹽,1999，6：2227 （15) 宋志青,蒸發(fā)結(jié)晶操作中傳熱溫差的選擇,化工設(shè)計(jì),1994,4:1922 （16) 安蓮英,張曉陽.生產(chǎn)硫酸鉀工藝中氯化鈉的蒸發(fā)結(jié)晶研究,海湖鹽與化工,2002,31(1):1215河 北 工 業(yè) 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯學(xué)生姓名：趙麗媛 學(xué) 號： 學(xué) 院：化工系 專 業(yè)：過程裝備與控制工程 附 件：1.外文資料翻譯譯文；2.外文原文。 指導(dǎo)教師評語：簽名： 年 月 日降膜

17、蒸發(fā)器中決定和影響傳熱系數(shù)的因素摘要這項(xiàng)工作的目的是確定不同操作條件下的單效蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)，為了判斷它們有多種影響因素。降膜蒸發(fā)器包括12根外徑25mm、長3m的垂直不銹鋼管，蒸發(fā)器的蒸發(fā)容量為240 kg/h。對每一個(gè)多效蒸發(fā)器的影響條件進(jìn)行模擬，改變進(jìn)料濃度和壓力，設(shè)置每一種條件下的飽和溫度和熱傳遞系統(tǒng)，。從而獲得一個(gè)關(guān)聯(lián)式，即傳熱系數(shù)與流體性質(zhì)、幾何參數(shù)和流量的關(guān)系。2005年Elsevier公司保留所有權(quán)利。關(guān)鍵詞: 傳熱、蒸發(fā)器、降膜、傳熱系數(shù)1. 前言果汁的濃度是果汁制造業(yè)中被廣泛使用的參數(shù)，它有兩個(gè)主要目的：（1）降低產(chǎn)品的體積和重量，隨后降低儲(chǔ)存、包裝及分銷的成本。（2）增加

18、水的活動(dòng)，減少其對果汁的穩(wěn)定性影響，這是影響果汁品質(zhì)的主要因素。雖然冷凍濃縮和反滲透濃度等其他方法現(xiàn)在也經(jīng)常被用到，但由于業(yè)務(wù)和經(jīng)濟(jì)原因蒸發(fā)仍然是最流行的。蒸發(fā)是一個(gè)單元操作即從液體中去除水。如果液體中含有溶解固體，解決方案是可以使其成為飽和或過飽和固體晶體沉積。如果長時(shí)間高溫蒸發(fā)，會(huì)造成果汁中許多物質(zhì)被破壞,，真空蒸發(fā)似乎是合理的解決方案。真空蒸發(fā)進(jìn)行的沸點(diǎn)降低，所以熱降解趨于最小化。降膜蒸發(fā)器在本質(zhì)上是管殼式換熱器。降膜蒸發(fā)器本質(zhì)上是一個(gè)管殼式換熱器。蒸汽冷凝的殼程提供了潛熱，使從管程流動(dòng)溶液中的水蒸發(fā)量。水蒸氣和濃縮果汁，在熱力學(xué)方面是平衡的，然后分離。這個(gè)過程可以完成一次蒸發(fā)，因此沸騰

19、濃縮液退出單元作進(jìn)一步處理，蒸汽在一個(gè)獨(dú)立的冷凝器中冷凝。這種設(shè)備被命名為“單效蒸發(fā)器”。然而，如果需要高濃度，最好是使用多個(gè)更小的單元，而不是用一個(gè)大的單元。在這種條件下，解決方案是水汽離開第一個(gè)單元，加熱介質(zhì)為第二個(gè)過程蓄流。對于一個(gè)合適的動(dòng)力，由于第二單元存在，其沸點(diǎn)減小，這是通過減少在蒸發(fā)室的壓力。這樣，減少了蒸發(fā)器在加熱蒸汽壓力方向的熱能損失和壓力損失。這種被定義為“多效蒸發(fā)器”，3，4，5設(shè)備在食品工業(yè)是非常容易見到的。在蒸發(fā)器內(nèi)發(fā)生的是一個(gè)眾所周知的質(zhì)量和能量平衡，傳熱速率方程熱。參考圖1，它們可以說明如下：質(zhì)量平衡，穩(wěn)定狀態(tài)：冷流（進(jìn)程，或果汁一方），全部： （1）冷流（進(jìn)程，

20、或果汁一方），溶解固體： （2）熱力學(xué)平衡狀態(tài)的關(guān)系即熱流（冷凝的蒸汽）： （3）能量平衡，穩(wěn)定狀態(tài)：冷流（進(jìn)程，或果汁一方）： （4）熱流（冷凝的蒸汽）：（5）轉(zhuǎn)移方程：（6）整體逆?zhèn)鳠嵯禂?shù)可作為所有的熱阻，以雙方傳熱流體邊界層構(gòu)成（對流），與管壁和污垢（導(dǎo)電）： （7）由于阻力和墻壁污垢是相當(dāng)于施加的液膜，而這些液膜傳熱系數(shù)的蒸汽冷凝遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他的，在這個(gè)系統(tǒng)控制的阻力是內(nèi)部液膜。因此，一個(gè)單元的設(shè)計(jì)很大依賴于這個(gè)變量的預(yù)測值，作為與計(jì)算面積成正比的阻力，這是內(nèi)部控制的傳熱系數(shù)。這項(xiàng)工作是為了獲得在不同條件下蒸發(fā)流的液膜系數(shù)的實(shí)驗(yàn)值，找到適合這些值的公式。如果得到合適的關(guān)聯(lián)式，然后評價(jià)現(xiàn)有

21、的單元并且設(shè)計(jì)新的方案，那么可以提高其精確度。符號說明A 換熱面積, m2C 凝結(jié)蒸汽質(zhì)量流量, kg/sF 冷流質(zhì)量流量, kg/sg 重力加速度, m/s2h 單位質(zhì)量焓, J/kgh+ 因次傳熱系數(shù), 根據(jù)公式（8）k 熱導(dǎo)率, W/(m )L 液體質(zhì)量流量, kg/sPr 普朗特?cái)?shù)，無因次數(shù)Re 雷諾數(shù),無因次數(shù)Q 熱交換, Wr 蒸發(fā)管半徑, mRF 污垢熱阻, m2 /WS 蒸汽質(zhì)量流量, kg/sU 總傳熱系數(shù), W/(m2 )V 蒸汽質(zhì)量流量, kg/sx 蔗糖的質(zhì)量分?jǐn)?shù), kg 蔗糖/kg 水T 冷熱流體之間溫差, 密度, kg/m 粘性, Pa s圖1 蒸發(fā)器的示意圖2.

22、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 實(shí)驗(yàn)蒸發(fā)器是降膜類型，在這些單元的液體是流動(dòng)的，管內(nèi)表面的膜向下。由于蒸發(fā)的緣故，沸騰后的平衡蒸氣向下流動(dòng)離開底部，即發(fā)生相分離。 這種蒸發(fā)器的類型對于果汁濃度是特別有用的，因?yàn)樗c受熱面的接觸時(shí)間短，減少熱損失的機(jī)會(huì)少。而且易清潔和啟動(dòng)，這就保證了產(chǎn)品的最低損失。 蒸發(fā)器使用的是ALVAL。它由12個(gè)外徑25mm、長3m的垂直管組成，蒸發(fā)量為240 kg/h。其中包含所有輔助設(shè)備（分離器，預(yù)熱器，冷凝器，水泵）和儀器儀表。 由于現(xiàn)有的設(shè)備是一種單效蒸發(fā)器, 最初的操作條件為在一個(gè)多效蒸發(fā)器發(fā)生反應(yīng)的典型條件。經(jīng)過多次試驗(yàn)，第二效的變化滿足當(dāng)時(shí)的條件，然后再次改變了第三效的條件。這樣

23、做，使得進(jìn)氣濃度，流量和壓力是多方面變化。其他國家的作者是通過模擬手段確定的參數(shù)值(Ugrin & Urbicain, 1999; Gonza ´lez, Ugrin, &Urbicain, 2001)。 該流體模型研究的是蔗糖水溶液，因?yàn)閺臒岬慕嵌葋砜?，它可以被視為液壓行為果汁。果汁易受?xì)菌和真菌污染，涉及的費(fèi)用低，并且考慮到其他因素，因此果汁是溶液模型的最佳選擇。 操作條件列于表1。表1三效蒸發(fā)器的實(shí)驗(yàn)條件表2傳熱計(jì)算參數(shù)值3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果 測量的變量有：流量和飽和蒸汽（供熱流壓力），壓力，入口溫度，進(jìn)口和出口蔗糖溶液濃度（過程流）。大量的熱平衡，公式（1）-（6）影

24、響整體熱量傳遞系數(shù)的計(jì)算，污垢所帶來的熱阻是已知值，并計(jì)算了蒸汽, 對液膜的過程流系數(shù)的計(jì)算，得到公式（7）。液膜系數(shù)乘以適當(dāng)?shù)膮?shù)，得到無量綱h+ 。這是在文獻(xiàn)中常見的做法，以顯示這種形式的結(jié)果，這是方便與其他結(jié)果作比較。無因次傳熱系數(shù)得到以下方程方法：（8）實(shí)驗(yàn)結(jié)果和一些計(jì)算值見表2。4. 實(shí)驗(yàn)值的相關(guān)性 在無量綱傳熱系數(shù)的值為蒸發(fā)擬合一個(gè)公式： （9）回歸是由兩種不同的方法：第一個(gè)是要符合相關(guān)的數(shù)據(jù)，每一個(gè)流動(dòng)涵蓋了不同的范圍：層流和過渡；第二個(gè)回歸是，所有的參數(shù)都與雷諾數(shù)建立了一個(gè)關(guān)系。比較兩個(gè)相關(guān)參數(shù)R2，得出最合適的結(jié)論是實(shí)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)特的關(guān)聯(lián)式，雷諾數(shù)從15到3000是有效的，普朗

25、特值從2.5到200是有效的。由此產(chǎn)生的公式是：（10）實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)如圖2所示。圖2 實(shí)驗(yàn)值與擬合曲線 這個(gè)方程可以進(jìn)一步簡化為由雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)之間的關(guān)系。嚴(yán)格來說，這些值都是彼此不相關(guān)的，因?yàn)樗鼈兪仟?dú)立的，傳熱系統(tǒng)的幾何和物理參數(shù)的關(guān)系是量綱數(shù)。然而，其中任何一項(xiàng)的任何變化引起對另一個(gè)的變化。事實(shí)上，對于一個(gè)給定的溫度，液體粘度的定義為流動(dòng)時(shí)所停留的時(shí)間。另一方面，由于濃度和溫度等物理特性是固定的，因此這些條件確定一個(gè)雷諾數(shù)也只確定一個(gè)普朗特?cái)?shù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，研究兩者間的系統(tǒng)關(guān)系為：(11)把公式（11）帶入到公式(10)得到一個(gè)簡單的關(guān)系：(12)當(dāng)然，將NPr,L和NRe,L帶入到公式（

26、12）是對于研究嚴(yán)格的系統(tǒng)。對于其他的方案或幾何構(gòu)型，普遍有效的應(yīng)該考慮公式（10）。圖3 與其他作者結(jié)論的圖形比較5.相關(guān)性比較表3用不同的計(jì)算方法表示h+，和圖3的數(shù)值進(jìn)行比較，計(jì)算得到普朗特?cái)?shù)為4。可以看出，這項(xiàng)工作的結(jié)果與Mc Adams et al. (1940), Garwin 和Kelly (1955), Wilke(1962), Ahmed和 Kaparthi (1963), Herbert和Stern(1968),和Chung and Seban (1971).Mc Adams, Drew, 和Bays (1940)得到的在層流和過渡地區(qū)，都得到h+與ReL下降。然而，雖然該

27、曲線的形狀相似，很明顯的關(guān)聯(lián)式，但這項(xiàng)工作取得的價(jià)值大大高于由這些方法計(jì)算的關(guān)聯(lián)式更高。雖然湍流區(qū)沒有包括在目前的工作，可以預(yù)計(jì)，在該區(qū)域的趨勢回歸，就表明了Bays (1940)等人的關(guān)聯(lián)式。 在Ahmed和Kaparthi（1963）的關(guān)聯(lián)式，Wilke(1962)和Drew, Bays (1940)等人似乎維持在層流和過渡區(qū)相同的斜率，這與這項(xiàng)工作的結(jié)果相矛盾。另一方面，從Uche, Artal,和Serra (2002)最近的工作中，根據(jù)很多作者的不同數(shù)據(jù)得到Rel的范圍從10到20000，并且知道，隨著系數(shù)的下降，當(dāng)Rel=2500它成為最低，隨著Rel的增加系數(shù)增大（見圖3）。這個(gè)

28、結(jié)果是有說服力的，并且顯示了比率是以前結(jié)果的3到11倍，從1到4.5比較他們和目前的工作。工程師面臨的問題是，他/她要選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)傳熱系數(shù)方程是顯而易見的。表3相關(guān)分析報(bào)告，無因次傳熱系數(shù)的計(jì)算6.結(jié)論這項(xiàng)工作的目的在于收集影響單效立式降膜蒸發(fā)器傳熱的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，確定影響條件，獲得計(jì)算傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式,關(guān)聯(lián)式應(yīng)適用于果汁生產(chǎn)中的任何一個(gè)蒸發(fā)單元。傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式可以由雷諾數(shù)和普朗特?cái)?shù)得到。但是只含雷諾數(shù)的關(guān)聯(lián)式應(yīng)用有特定的系統(tǒng)。盡管這些設(shè)備都是在層流區(qū)和過渡區(qū)得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，但是從條件中知道這個(gè)結(jié)果是在果汁生產(chǎn)中得到的。特別對于第二效，使其真正的增加了濃度和降低了溫度，從而使粘度增加，降低

29、當(dāng)前的雷諾數(shù)。 鳴謝作者們感謝阿根廷下列機(jī)構(gòu)的財(cái)政支持：Consejo Nacional deInvestigaciones Cient ´cas y Te ´cnicas (CONICET),Agencia Nacional de Promocio ´n Cient ´ca y Te ´cnica(ANPCyT) and Universidad Nacional del Sur (UNS).河北工業(yè)大學(xué)城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年處理 3萬噸含 NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師：王德武 講師專業(yè)：過程裝備

30、與控制工程學(xué)號： 姓名：趙麗媛 班級：過程C062報(bào)告提交日期：2010年5月24日已完成的工作總結(jié)一、 前期工作1查閱了相關(guān)文獻(xiàn)資料鄭津洋，董其武，桑芝富. 過程設(shè)備設(shè)計(jì)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2002 陳敏恒，叢德滋，方圖南. 化工原理M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006 第二版GB150-1998. 鋼制壓力容器S. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社高金蓮. 工程圖學(xué)M. 機(jī)械工業(yè)出版社，2005黃振仁，魏新利. 過程裝備成套技術(shù)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008 第二版洪國寶. 鈦制化工設(shè)備M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社 2003時(shí)鈞，汪家鼎，余國琮等. 化學(xué)工程手冊M. 北京；化學(xué)工業(yè)出版社

31、1996董大勤. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)M. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2002JB/T47462002. 鋼制壓力容器用封頭S. 北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社姚玉英，黃鳳廉，陳常貴等. 化工原理M. 天津：天津大學(xué)出版社，19992根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)合本課題撰寫了前期報(bào)告。3完成了文獻(xiàn)翻譯工作。4初步確定了蒸發(fā)工段流程，初步選取了設(shè)備型式。5確定了計(jì)算方法。二、取得的設(shè)計(jì)結(jié)果及部分計(jì)算過程1設(shè)計(jì)方案為了節(jié)約蒸汽的消耗量，從而提高了蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟(jì)性，隨著效數(shù)的增多，蒸汽節(jié)約越多，但是由于效數(shù)越多，設(shè)備費(fèi)用越大，以及受到溫度差的限制。綜合考慮，最終確定本次的設(shè)計(jì)采用三效并流。并流加料的優(yōu)點(diǎn)是：（1）由于后一效蒸發(fā)室的

32、壓力較前一效為低，故溶液在效間的輸送勿需用泵，就能自動(dòng)從前效進(jìn)入后效。（2）由于后一效溶液的沸點(diǎn)較前一效為低，故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)因過熱自行蒸發(fā)。因而可產(chǎn)生較多的二次蒸汽。（3）由末效引出完成液，因其沸點(diǎn)最低，故帶走的熱量最少，減少了熱量損失。2計(jì)算過程2.1 物料衡算已知條件：采用三效并流加料蒸發(fā)流程，進(jìn)料液濃度為10%，處理量3萬噸/年，年工作7200小時(shí)，加熱生蒸汽表壓為0.6 MPa，真空度0.085MPa?？傉舭l(fā)水量W：進(jìn)料量：根據(jù)氯化鈉的溶解度，三效出料濃度取28%,則x0=10%，x3=28%。總蒸發(fā)水量。2.2 熱量衡算 2.2.1各效濃度估算因?yàn)闆]有引出額外蒸汽，可

33、假設(shè)各效的水分蒸發(fā)量相等，故有：則各效中的溶液濃度為：1.2.2各效溶液沸點(diǎn)和有效傳熱溫差的計(jì)算（1）等壓降分配設(shè)蒸汽壓力按等壓降分配，取P0=0.6MPa（絕壓）， P3=0.02MPa(絕壓)，則每效壓降為:可據(jù)此求得各效二次蒸汽壓，并查得各有關(guān)參數(shù)列于下表：效效效加熱蒸汽壓力P，MPa0.60.4070.214加熱蒸汽飽和溫度Ti，158.7144-1=143122-1=121加熱蒸汽的汽化熱，kJ/kg2113.22139.92199.2二次蒸汽壓力Pi，MPa0.4070.2140.021二次蒸汽的飽和溫度ti，14412261.1考慮蒸汽管路的阻力，此溫度比前效的二次蒸汽溫度下降1

34、.0。（2）各效蒸發(fā)器中的傳熱溫差 取效中的溶液濃度等于該效的出口濃度，因此以出口濃度來確定溶液的沸點(diǎn)。下面用表列出各相應(yīng)數(shù)據(jù)效效效溶液濃度xi，%12.7317.5028.00溶液密度，kg/m3109111281204蒸發(fā)壓力P，MPa0.4070.2140.0020.00540.00560.0059P=P+P,MPa0.41240.21960.0259在P下的水的飽和溫度tP，144.5125.263.9沸點(diǎn)升高，2.348溶液的平均溫度tim ，146.8129.271.9有效傳熱溫差， 11.913.849.1有效總傳熱溫差，74.8沸點(diǎn)升高是根據(jù)圖查出。蒸發(fā)器內(nèi)液層高度取2.5m。1.2.3水分蒸發(fā)量的初步計(jì)算1）求取各效的