真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计书.docx

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1、真空蒸发制盐系统卤水分效预热器设计书一、设计简介：目前全国的食盐里面，海盐占的比例在逐年下降，大家平时吃的大部分都是井矿盐，我国和世界大多数氯化钠的生产都采用水采工艺制得人工卤水，所谓人工卤水，乃是人为地将水加入固体盐或地下固体盐矿床中，使其溶解为含氯化钠较高的卤水，称为人工卤水。卤水经预处理后再用真空蒸发制成盐。真空蒸发制盐：根据卤水沸点随压力减低而下降的规律，在压力递减的多效蒸发罐组中，用生蒸汽（新鲜蒸汽）加热一效罐的卤水，使之沸腾蒸发，产生二次蒸汽用作次效罐的热源，并按所设效数依次传递，多次利用二次蒸汽，使各效罐的卤水蒸发析盐。蒸发操作的节能方法有一种就是分效预

2、热。于是我们想用换热器来对每一效的卤水进行预热。通过换热器的分效预热，可以大大降低工厂的能耗。固定管板式换热器简介　　这类换热器的结构比较简单、紧凑、造价便宜，但管外不能机械清洗。此种换热器管束连接在管板上，管板分别焊在外壳两端，并在其上连接有顶盖，顶盖和壳体装有流体进出口接管。通常在管外装置一系列垂直于管束的挡板。同时管子和管板与外壳的连接都是刚性的，而管管外是两种不同温度的流体。因此，当管壁与壳壁温差较大时，由于两者的热膨胀不同，产生了很大的温差应力，以至管子扭弯或使管子从管板上松脱，甚至毁坏换热器。为了克服温差应力必须有温差补偿装置，一般在管壁与壳壁温度相差50

3、℃以上时，为安全起见，换热器应有温差补偿装置。但补偿装置（膨胀节）只能用在壳壁与管壁温差低于60～70℃和壳程流体压强不高的情况。一般壳程压强超过0.6Mpa时由于补偿圈过厚，难以伸缩，失去温差补偿的作用，就应考虑其他结构。固定管板式换热器主要有外壳、管板、管束、顶盖（又称封头）等部件构成。在圆形外壳，装入平行管束，管束两端用焊接或胀接的方法固定在管板上，两块管板与外管直接焊接，装有进口或出口管的顶盖用螺栓与外壳两端法兰相连。它的特点是结构简单，没有壳侧密封连接，相同的壳体径排管最多，在有折流板的流动中旁路最小，管程可以分成任何管程数，因两个管板由管子互相支撑，故在各

4、种管壳式换热器中它的管板最薄，造价最低，因而得到广泛应用。这种换热器的缺点是：壳程清洗困难，有温差应力存在。当冷热两种流体的平均温差较大，或壳体和传热管材料膨胀系数相差较大，热应力超过材料的许用应力时，在壳体上需设膨胀节，由于膨胀节强度的限制，壳程压力不能太高。这种换热器适用于两种介质温差不大，或温差较大但壳程压力不高，及壳程介质清洁，不易结垢的场合。二、设计条件说明1、我们小组设计第三效，分三个换热器完成任务，每个换热器的温度差为2°C。2、换热器类型选择：(1)由于卤水为高粘度流体，卧式换热器的阻力太大，所以选用立式换热器。(2)由于壳程的加热介质为水蒸气，选用立

5、式换热器有利于蒸汽与冷凝液的分离，换热效果更好。(3)从安装以及经济角度来说，立式的比卧式的安装更加简单，经济性更加优越。3、操作条件：管程流体为卤水，壳程流体为30Mpa下的饱和水蒸气。4、卤水的物性参数表卤水典型组成/（g/L）Ca2+Mg2+SO42-Cl-NaCl1.620.153.31178.20293.7635℃时卤水的物性参数密度/(kg/m3)1180恒压比热容/[kJ/(kg.℃)]3.39黏度/(mPa.s)2.3导热系数/[W/(m.℃)0.57固体氯化钠晶体的密度：2200kg/m3盐浆能顺畅流动时的固相体积分率：0.605、附图：具有分效预热

6、的卤水真空蒸发制盐系统（平流进料，顺流排盐）6、设计方案的选定控制条件和设备类型的选择：1）设备类型的选择换热器类型：立式固定管板式换热器管程壳程：单管程单壳程2）操作条件：介质介质性质工作温度进/出℃工作压力KPa设计温度℃设计压力MPa壳程饱和水蒸气无毒无害66.5/66.5301501.0管程卤水易结垢55/57101.3251501.0三、设计结果概要换热器主要结构尺寸和设计结果：换热器形式：单管程固定管板式列管换热器换热面积/28.39工艺参数名称物料名称操作压力/kPa操作温度/流量/()管程卤水55/57104.872壳程水蒸气30.066.50.317

7、9流体密度/1168.10.19092流速/（m/s)0.8874.503传热量/KW741.88总传热系数/1059.40导热系数/0.6033750.02146传热系数/2665.557115.47污垢系数/阻力降/Pa2570.88推荐使用材料碳钢碳钢管子规格/mm管117根管长6000mm管子排列方式正三角形壳体径/mm800四、换热器主要部件的工艺计算（一）相关的物性数据1、卤水定性温度：t=56℃根据定性温度，通过类比水的变化规律得到56℃下卤水的物性数据为：密度定压比热容导热系数黏度2、循环水蒸气定性温度T=66.5℃根据定性温度，查的