碱液浓缩-第五组

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1、项目二将3t/h、293k质量分数（下同）8%的氢氧化钠水溶液浓缩到36%工作任务：制定碱液浓缩方案化工传热过程与控制定义：蒸发器是制冷四大很重要的一个部件，低温的冷凝“液”体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，“气”化吸热，达到制冷的效果.蒸发器蒸发器的操作原理加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离；加热室中产生的蒸气带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸气分离。通常除沫器设在蒸发室的顶部。分类蒸发器可采用直接加热的

2、方法，也可以采用间接加热的方法。工业上经常采用间接蒸汽加热的蒸发器，对间接加热蒸发器，根据溶液在加热时的流动情况，大致可分为循环型蒸发器和膜式蒸发器两大类。（一）循环型蒸发器循环型蒸发器的特点是溶液在蒸发器内循环流动。根据造成循环的原因不同，又分为自然循环型蒸发器和强制循环型蒸发器。前者是由于溶液受热程度不同，产生密度差而引起循环的；后者则是利用外加动力迫使溶液进行循环。常用的循环型蒸发器有下列几种：1．中央循环管式蒸发器◆中央循环管式蒸发器又称标准式蒸发器，是工业上应用最广的大型蒸发器。在加热室

3、的垂直加热管（或称沸腾管）束中央有一根直径较大的中央循环管，其截面积一般为加热管束总截面积的40％～100％。溶液自中央循环管下降，再由加热管上升，形成自然循环，管子越长，则循环速度越大。具有结构紧凑、制造方便、操作可靠等优点。但循环速度较低（一般在0.5m/s以下），故传热系数较小；另清洗和检修也不太方便。适用于器内结晶不严重、腐蚀性小的溶液。2．悬筐式蒸发器◆悬筐式蒸发器是中央循环管式蒸发器的改进，其加热室像个篮筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，作用原理与中央循环管式蒸发器相同。加热蒸汽从悬筐的上部

4、中央加入到加热管的管隙之间，溶液仍在管内流动，悬筐与壳体壁面之间的环隙通道相当于中央循环管的作用。悬筐式蒸发器的优点是循环速度较高（约为1～1.5m/s），传热系数较大；由于与壳体接触的是温度较低的溶液，其热损失较小；此外，由于悬挂的加热室可以由蒸发器上方取出，故其清洗和检修都比较方便。其缺点是结构复杂，金属消耗量大。适用于易结晶、结垢的溶液。3．外热式蒸发器外热式蒸发器的结构特点是把中央循环管式蒸发器中管束较长的加热室和分离室分开，这样，一方面降低了整个设备的高度，另一方面由于循环管没有受到蒸汽

5、加热，加大了溶液的密度差，且由于管子较长，从而加快了溶液循环的速度（可达1.5m/s以上）。4．列文蒸发器列文蒸发器的结构特点是在加热室的上部增设一个沸腾室。这样，加热室内的溶液由于受到上方沸腾室液柱产生的压强，在加热室内不能沸腾，只有上升到沸腾室时才能汽化。列文蒸发器的优点是循环速度大（可达2～3m/s），传热效果好，传热系数接近于强制循环型蒸发器的传热系数；由于溶液在加热管内不沸腾汽化，减小了溶液在加热管内析出结晶和结垢的机会。其缺点是设备庞大，需要的厂房高；由于管子长，产生的静压大，要求加热

6、蒸汽的压强较高。列文蒸发器适用于易结晶或结垢的溶液。图4-5列文蒸发器1－加热室2－加热管3－循环管4－蒸发室5-除沫器6－挡板7－沸腾室5．强制循环型蒸发器◆在一般的自然循环型蒸发器中，由于循环速度较低，导致传热系数较小，且当溶液有结晶析出时，易粘附在加热管的壁面上。不适宜于处理粘度大、易结垢及有大量结晶析出的溶液。为了提高循环速度，可采用强制循环型蒸发器。它是利用外加动力（循环泵）促使溶液循环，循环速度的大小可通过调节循环泵的流量来控制，其循环速度一般在2.5m/s以上。强制循环型蒸发器的优点

7、是传热系数大。适用于粘度大、易结晶和结垢的溶液。缺点是需要消耗动力和增加循环泵。（二）膜式蒸发器在循环型蒸发器中，溶液在蒸发器内停留的时间较长，即受热时间较长，对热敏性物料，容易造成分解和变质。膜式蒸发器的特点是溶液沿加热管呈膜状流动（上升或下降），一次通过加热室即可浓缩到要求的浓度，在加热管内的停留时间很短（几秒～十几秒）。膜式蒸发器的优点是传热效率高，蒸发速度快，溶液受热时间短。特别适用于热敏性物料的蒸发，对粘度大和容易起泡的溶液也较适用。是目前被广泛使用的高效蒸发设备。按溶液在加热管内流动方

8、向以及成膜原因的不同，膜式蒸发器可以分为以下几种类型：升膜式蒸发器降膜升蒸发器升－降膜式蒸发器刮板薄膜蒸发器膜式蒸发器1、升膜式蒸发器升膜式蒸发器的结构如图4-5所示，其加热室实际上就是一个加热管很长的立式列管换热器，预热后的料液由底部进入加热管，加热蒸汽在管外冷凝，料液受热沸腾后迅速汽化，产生的二次蒸汽在管内以很高的速度（常压操作时加热管出口蒸汽速度可达20～50m/s，减压操作时则更大，可达100～160m/s或更高）上升，带动溶液沿管内壁呈膜状向上流动，上升的液膜因不断受热而