4.物性数据及相关计算
4.1蒸发工艺设计计算
并流加料三效蒸发的物料衡算和热量衡算示意图W1，T1'W2，T2'W3,T3'p'3p'1D1,T1F,x0,t0ⅠⅠp'2ⅡW1T2W2T3x2,t2Ⅲx1,t1T1x3,t3T2T3
5
年产量：（8.0×10+30X）吨 ，且每年按照330天计算，每天24小时。
(8.0?104?30?65)?103F??10347.22kg/h
330?244
总蒸发量：
?x0??0.15??W?F?1??10347.22?.15kg/h?1???6898?x? ?0.45?3??因并流加料，蒸发中无额外蒸气引出，可设
W1:W2:W3?1:1.1:1.2W1?W2?W3?3.3W1W1?W6898.15??2090.35kg/h3.33.3 .38kg/hW2?1.1?W1?1.1?2090.35?2299 .35?2508W3?1.2?W1?1.2?2090.42kg/h
x1? Fx010347.22?0.15??0.188 F?W110347.22?2090.35
x2?Fx010347.22?0.15??0.261
F?W1?W210347.22?2090.35?2299.38x3?0.45
4.3 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差
设各效间压力降相等，则总压力差为
?ΔP?P?P??400?20?380 kPa
1KΔP380 各效间的平均压力差为ΔPi???=126.67 kPa
33 由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力，即
6
P1??P1?ΔPi?400?126.67?273.33 kPa??P1?2ΔPi?400?2?126.67?146.66 kPa P2??20 kPaP3??PK 由各效的二次蒸气压力，从手册中可查得相应的二次蒸气的温度和气化潜热列于下表中。
表4-1 二次蒸气的温度和气化潜热 效数
Ⅰ 273.33
0二次蒸气温度Ti?,C
Ⅱ 14
Ⅲ
，kPa 二次蒸气压力Pi?20
6.66 110.5 2230.2
60.1 2354.9
130.2 2177.3
(即下一效加热蒸汽的温度） 二次蒸气的气化潜热ri,kJ/kg （即下一效加热蒸汽的气化潜热）
'(1)各效由于溶液沸点而引起的温度差损失??
蒸发操作常常在加压或减压下进行，从手册中很难直接查到非常压下的溶液沸点。所以用以下方法估算。
???f??a
?(0.016T2i? f?r?2273)
??a—常压下(101.3kPa)由于溶质引起的沸点升高，即溶液的沸点-水的沸点 常压下
水的沸点为100℃。
查表得常压下不同质量分数的KNO3沸点如下表
7
质量分数kg/l 沸点℃/tAit 18.8% 101.5 26.10% 102.3？？ 45% 105 经查表知400 kPa下饱和蒸汽温度为143.4℃，气化潜热为2138.5kJ/kg
?'a?tAi?100
0.0162?(130.2?273)2??f???1?(101.5?100)?1.81?Ca?2177.3 0.0162?(110.5?273)2??2?f??a?(102.3?100)?2.46℃2231.0 0.0162?(60.1?273)2???(105?100)?3.66℃ 3?f?a?2354.9
由于不考虑液柱静压效应和流动阻力对沸点的影响，所以总的温差损失为：
???????????????1.81?2.46?3.66?7.93℃
123（3）各效料液的温度和有效总温差
由各效二次蒸气Pi＇及温度差损失Δ?i，即可由下式估算各效料液的温度ti:
ti?Ti???i??1.81?1??1℃?2???2?2.46℃?3???℃3?3.66
各效料液温度为：
t1?T1???1?131.05?1.81?132.86℃ t2?T2???2?110.5?2.46?112.93℃t3?T3???3?60.1?3.66?63.76℃
8
有效总温度差
?Δt??T
S????Δ ?TK由手册可查得400kPa饱和蒸汽的温度为143.4?C、气化潜热为2138.5kJ/kg，所以
??t??TS??????143.4?60.1?7.93?75.37℃ ?TK
4.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算
第i效的热量衡算式为
Q'i?Diri??Fcp0?W1cpw?W2cpw?...Wi?1cpw??ti?ti?1??Wiri
当无额外蒸汽抽出时Di?Wi?1
由上式求得第i效蒸发水量Wi的计算式
W?Drti?1?ti?i??i?ii?r??(Fcp0?W1cpw??Wi?1cpw)ir?? i?由于忽略溶液的浓缩热和热损失，所以热利用系数??1
Di?Wi?1
cpw?4.183kJ（/kg?℃） 第Ⅰ效的蒸发水量W1为
W?D1r1t0?t1?1??1????r1??Fcp0r1??? ?1???2138.5?2177.3D.22?3.5?80?132.86?1?10347217.37?? ?0.982D21?86.26
第Ⅱ效的蒸发水量W2为
9
①