（2）单程型蒸发器
特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。 优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的 蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。 此类蒸发器主要有:
a.升膜式蒸发器， b.降膜式蒸发器， c.刮板式蒸发器
1.5 蒸发器选型
本次设计采用的是中央循环管式蒸发器 ：
结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。
这种蒸发器结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有\标准蒸发器\之称。为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%～100%；加热管的高度一般为1～2m；加热管径多为25～75mm之间。但实际上，由于结构上的限制，其循环速度一般在0.4～0.5m/s以下；蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。
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2.设计任务
2.1设计任务
（1）蒸发器处理能力为年产96000吨NaOH水溶液； （2）每年按照300天计，每天24小时；
（3）NaOH水溶液的原料浓度为12％，完成液体浓度为30％； （4）蒸发器的设备形式为中央循环式管式蒸发器； （5）厂址选为长沙地区。
2.2操作条件
（1）加热汽压力为500 kPa（绝热），冷凝器的绝压为20 kPa（绝热）； （2）各效蒸发器的总传热系数分别为K1=1800 W/（m2·℃）、 K2=1200 W/（m2·℃）、 K3=600 W/（m2·℃） ；
（3）三效蒸发器中各效平均密度依次为1120 kg/m3 、1290 kg/m3 、1460 kg/m3；
（4）原料液的比热容为3.77 KJ /（Kg/0C），原料液温度为第一效沸点温度；
（5）蒸发器中溶液的液面高度为1.2 m；
（6）各效加热蒸发汽的冷凝液在饱和温度下排出，忽略热损失。
3.设计条件及设计方案说明
本次设计要求采用中央循环管式蒸发器，在工业上被称为标准蒸发器。其特点是结构紧凑、制造方便、操作可靠等。它的加热室由一
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垂直的加热管束构成，在管束中央有一根直径较大的管子，为中央循环管。
在蒸发操作中，为保证传热的正常进行，根据经验，每一效的温差不能小于5～7。通常，对于沸点升高较大的电解质溶液，应采取2～3效。由于本次设计任务是处理NaOH溶液。这种溶液是一种沸点升高较大的电解质，故选用三效蒸发器。另外，由于NaOH溶液是一种粘度不大的料液，故多效蒸发流程采用并流操作。
多效蒸发器工艺设计的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气的消耗量，各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积等。多效蒸发器的计算一般采用迭代计算法。
4.物性数据及相关计算
4.1估计各效蒸发量和完成液浓度
年产量：96000吨 ，且每年按照300天计算，每天24小时。
总蒸发量：
?x0??0.12??W?F?1??13333.3??1???8000.0kg/h ?x?0.3??3??96000?103F??13333.3/khg
300?24 因并流加料，蒸发中无额外蒸气引出，可设
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W1:W2:W3?1:1.1:1.2W?W1?W2?W3?3.3W18000.0?2424.2kg/h3.3W2?1.1?2424.2?2666.6 kg/hW1?W3?1.2?2424.2?2909.0kg/hx1?x2?Fx013333.3?0.12??0.1467F?W113333.3?2424.2Fx013333.3?0.12??0.1941F?W1?W213333.3?2424.2?2666.6x3?0.30
4.2 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??500?20?480 kPa
1K 各效间的平均压力差为ΔPi??ΔP3?160 kPa
由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力，即
P1??P1?ΔPi?500?160?340 kPa P2??P1?2ΔΔi?500?2?160?180 kPa ??PK??20 kPaP3 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 340 137.7
Ⅱ 180 116.6
Ⅲ 20 60.1
，kPa 二次蒸气压力Pi?二次蒸气温度Ti?,0C (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）
2155 2214 2355
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(1)各效由于溶液沸点而引起的温度差损失
??根据各效二次蒸气温度(也即相同压力下水的沸点)和各效完成
液的浓度xi，由NaOH水溶液的点杜林线图可查得各效溶液的沸点tAi分别为
tA1?143 ?CtA2?125 ?C tA3?78 ?C 则各效由于溶液蒸气压下降所引起的温度差损失为
Δ??t?A1?T1??143?137.7?5.3 ?C??125?116.6?8.4 ?C Δ??t?A2?T2??78?60.1?17.9Δ??t?A3?T3 ?C 所以
38.4?17.?931. ?6C ?Δ??5.?(2)由于液柱静压力而引起的沸点升高(温度差损失）
为简便计算，以液层中部点处的压力和沸点代表整个液层的平均压力和平均温度，则根据流体静力学方程，液层的平均压力为
Pav?P??ρavgL2
所以
ρav1gL1.120?9.81?1.2?340??346.6 kPa22ρgL1.290?9.81?1.2??av2?180?Pav2?P2?187.6 kPa
22ρgL1.460?9.81?1.2??av3?20?Pav3?P3?28.6 kPa22Pav1?P1?? 由平均压力可查得对应的饱和温度为
?av1?138.5TP ?C?TPav2?118.1 ?C
?av3?67.9TP ?C 所以
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