节能减排 第3章 单元过程与设备的节能课件.ppt

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1、化工节能减排技术张芹芹青岛科技大学化工学院ChemicalProcessEnergyConservation1第3章单元过程与设备的节能单元过程与设备的节能原理：流体流动与流体的输送机械换热蒸发精馏干燥化学反应23.1流体流动与流体的输送机械（1）流体流动的损失保温减少弯头、缩扩变化、阀门等加大管径采用添加减阻剂损失传热损失压头损失局部阻力沿程阻力火用火用3（2）流体机械：泵、鼓风机、压缩机等选用合适的流体机械选择合适的流量调节方法3.1流体流动与流体的输送机械4离心泵56离心泵离心泵的工作点离心泵的特性曲线选择合适的泵，使工作点在最高效率的92％以上。7泵

2、的流量调节方式改变出口阀开度改变管路特性曲线优点：调节迅速方便，流量可连续变化缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济8泵的流量调节方式优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能缺点：需要变频装置或价格昂贵的变频电动机改变泵的转速改变泵的特性曲线93.2换热在工业生产中，换热过程是最重要的单元操作之一，而换热造成的损失占石油化工总损失的10％以上。火用火用103.2换热113.2换热假定：换热器的绝热良好。散热损失略去不计，动能变化和位能变化均不考虑。在稳定的流动下，微元的换热量为：热流体pH，THpL，TL冷流体逆流换热器的微元体积该微元过程

3、的损失为：火用12换热器的损失根据热力学的基本关系式所以火用13因为减小传热温差同样温差ΔT损失小损失大高温低温传热损失火用流动阻力损失火用传热损失火用14设备和管道的保温管道平面壁15管道保温每米管长的散热损失：d0d1d2d316平面壁保温每平方米平面壁的散热损失：δ壁δ保α1α2173.3蒸发（1）蒸发操作的目的①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，结晶的联合操作以获得固体溶质。③ 除杂质，获得纯净的溶剂。（2）蒸发的流程18蒸发流程示意图料液二次蒸汽加热蒸汽冷凝水完成液

4、水冷凝器19（3）加热蒸汽和二次蒸汽蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。（4）分类①按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（真空）蒸发。②按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。（5）特点：沸点升高蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知：在相同温度下，其蒸汽压比纯溶剂的低，因此，在相同的压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时，蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小，

5、而溶液的浓度越大，这种影响就越显著。20蒸发节能的途径多效蒸发额外蒸汽的引出二次蒸汽的再压缩冷凝水热量的利用213.3.1多效蒸发①利用二次蒸汽的潜热②利用冷凝水的显热（如预热原料液)多效蒸发蒸汽的经济性（利用率）22多效蒸发示意图加热蒸汽（D）料液二次蒸汽冷凝水完成液水冷凝器（W）23多效蒸发示意图料液二次蒸汽加热蒸汽冷凝水完成液料液二次蒸汽完成液冷凝水料液二次蒸汽完成液冷凝水冷凝器冷凝器24253.3.1多效蒸发①利用二次蒸汽的潜热②利用冷凝水的显热（如预热原料液)多效蒸发蒸汽的经济性（利用率）第一效：，1kg生蒸汽在第一效中可产生1kg的二次蒸汽，将此1

6、kg二次蒸（）引入第二效又可蒸发1kg水，即第二效：，1kg生蒸汽在双效中的总蒸发量，所以依次类推：三效，……，效26多效蒸发蒸汽的经济性（利用率）效数单效双效三效四效五效1.10.570.40.30.270.911.752.53.333.70但实际上，由于热损失，温度差损失等原因，单位蒸汽消耗量不可能达到如此经济的程度，根据生产经验，最大的的值大致如下：节能率27若忽略热损失和蒸发浓缩热效应，则蒸发器的生产能力用下列方式来表示：(1)单位时间内水分的总蒸发量W；(2)通过传热面的传热速率。多效蒸发的生产（蒸发）能力在三效蒸发器中，各效单位时间内所传递的热量为

7、：多效蒸发的生产能力、蒸发强度和效数的限制28假设:各效的传热面积相等，即A1＝A2＝A3＝A各效的总传热系数也相等，即K1＝K2＝K3＝K三效的总传热速率为：那么式中：ΔtT为总传热温度差，等于第一效加热蒸汽的温度与末效蒸发室压力下蒸汽的饱和温度之差。如果单效的传热温度差为ΔtT，那么单效和三效的蒸发能力（生产能力）相同。但三效的传热面积为3A，而单效为A。29T0T1t料液加热蒸汽完成液T1tT0单效加热蒸汽T0料液完成液完成液T2t1t2T1T0T2t1T2t2双效30多效蒸发的蒸发强度蒸发器的生产能力可用单位时间内水分总蒸发量W或通过传热面的传热速率来

8、表示，而生产强度为单位传热面积的蒸发量