强制循环蒸发器的设计计算 第 」期 强制循环 蒸发 器的设计计算 强 制 循 环 蒸 发 器 的 设 计 计 算 薛允连 沈阳市辽中化工总厂 强制循环蒸发器大范围的应用在 石 油 、 化 工 、 冶金 、 制盐 、 食品和其他工业部门 。 它 适合于蒸发浓稠和带结晶的溶液 。 由于能显 著提高生产强 度和改善操作条件 , 所 以在技 术上有一定 的优越性 。 一般认为强制循环蒸发器的传热系数比 自然循环蒸发器 的大 。 但明显缺点是能量消 耗大 , 每平方米加热面积 约 需 千 瓦 。 因此 , 几乎都是在 自然循环蒸发器不能 很好工...

  计算 强 制 循 环 蒸 发 器 的 设 计 计 算 薛允连 沈阳市辽中化工总厂 强制循环蒸发器大范围的应用在 石 油 、 化 工 、 冶金 、 制盐 、 食品和其他工业部门 。 它 适合于蒸发浓稠和带结晶的溶液 。 由于能显 著提高生产强 度和改善操作条件 , 所 以在技 术上有一定 的优越性 。 一般认为强制循环蒸发器的传热系数比 自然循环蒸发器 的大 。 但明显缺点是能量消 耗大 , 每平方米加热面积 约 需 千 瓦 。 因此 , 几乎都是在 自然循环蒸发器不能 很好工作的情况下 , 而选择强制循环蒸发器 的 。 其实 , 强制循环蒸发器的电功消耗是不 大的 。 一『面通过计算来说明这样的一个问题 。 一 、 循环流动的阻力 强制循环蒸发器种类形式很多 , 但大多 如图 所示 。 在这种形式 的蒸发器中 , 循 环 管两边的液面高度相等 , 循环 流体的位差损 失等于零 。 强制循环 的流体运动主要是克服 流动过程中的阻力损失 , 这些阻力损失包括 加热管和循环管的摩擦阻力损失 △ , 局部 阻力损失 △ 和消耗于流动加速度的 压 头 损失 △ 。 从摩擦阻力损失计算 加热管 。 些些 生些 协 卜 其中 是雷 诺准数 是加热管内径 米 “ 是溶液流过加热管时的流速 米 秒 是溶液的密度 , 是溶液的重度 公斤 米 “ 件是溶液的粘度 厘 泊 是重力加速度 , 为 米 秒 么 任取 。 二 件 。 、氛 · ‘ 。 强制循环蒸发器图 。 加热室 ‘ 分离室 循环泵 循环管 查图

  , 粗糙管 召时 , 摩擦系数 入 二 。 这里 的物理参数是任取的 , 但 务使摩擦系数偏高一些 。 所 以 , 流体在加 热 管 中的摩擦阻力损失 。、 。 么 , 入, 义 井 一匕 · 岑 丫‘ 灿 ‘ 一 一 一 ’ “ “ 一 其中 是加热管 的长度 米 。 循环管 为了适应蒸发稠厚和结晶溶液的特点 , 要求溶液在循环管中速度也不降低 , 为此可 蒙 古 石 油 化 工 第 卷 取循环管截面积 循与加热管 的截面积相等 。 若取加热管总根数为 可得 』 、‘ 月 汽目 任 匹 循 、 丁 闷 为使以下计算简化 , 令训 , 则 “循 二 “ , 查图 表 得 入 。 所以 , 流体在循环管中的摩擦阻 力损失 体出管 , 取邑“ 肠 分离了蒸汽的溶液 , 或经过锥形 的分离 器底部或由弯管导入循环 , 取 息二 最后 , 溶液经过 旷 弯管由循环管进入 循环泵 , 如采用的弯管直径在 毫米 范围内 , 局部阻力系数可取 。 所 以 , 溶液在整个循环过程中 , 由于局 部阻力造成的摩擦损失 △ 是 △ 一 二 、 犷 乙 二 入 瞻 · 二 。 。 。 曰 么 。 么 令循环管长度与加热管长度约略相等 , 即 循 刘 , 循 二 了万 岛 , · 益 护 。 · 气一 显然 , 的数据也是取得稍 为 大一 些 的 。 溶液流过加热管和循环管 的摩擦阻力损 失 △ △ 一 “ 丽 一 丽 流动加速度的阻力损失 流体经过加热管由于加热膨胀和汽泡 浮 力而获得加速度的压头损失等于流体的出口 与进 口截面上动压头之差 。 。 , 。 , 么 了, 么 一 。 ” 毛又 。。 宁 。 一 一 毖‘米 , 局部阻力损失计算 从循环泵的出口开始 , 顺着溶液循环经 过的次序去考虑流体的局部阻力损失 , 主要 如下 泵出口 渐扩至加热室 , 如取渐扩圆锥管 是制成锥角 。 的 , 流速取小端 , 阻力系数 邑二 , 流体进入加热管 , 取 管 口 是 钝 口 , 邑 , 流体出加热管的 阻 力 系 数 , 一 般 取 乙 流体出加热室后 , 经过渐缩 或 经 过 弯 管 , 一般 溶液的流速会减慢 , 但仍以加热管 内流速计 , 并取邑 溶液进入分离室 , 可视为突然扩大或流 “ ‘ 与 “ “ 分别表示进出口截面上 流体速 度 米 秒 , 产 与 护 分别表示进出口截面上流体重度 公斤 米 ” 。 这个公式形式上很简单 , 但是具体运用 需要仔细考虑许多复杂的因素 。 在强制循环蒸发器的试验过程中 , 观察 到流体经过加热管时仅被加热 ℃左右 , 由 此而产生的蒸汽也只 占循环溶液量的 左 右 , 对 “ 和 的影响很小。 所以 , 这里 由 流 体加速度引起的阻力损失 , 可忽略不计 。 总之 , 图 所示的强制循环蒸发 器 , 其 洛液流动的总阻力损失是 艺 △ △ △ · ” · 含·翁·‘ · · 错 二 ‘ · 七十‘ · , · 看普米 由此 可见 , 溶液的循环流动阻力与流速 的平方成正 比 , 并与加热管的长度和其直径 第 期 强 制循环蒸发器的设计计算 有一定关系 。 现在 , 我们 以一些具体的数据代入上面 这个总公式 , 结果列于表 。 进行详细的计算 , 并把计算的 表 燕发器循环总阻力损失 米 通通 通通 ‘‘以 之众、、、、、、、、、 遴遴 由表 可见 , 阻力损失随循环流速 的 提 高增加很快 。 为客服运动中的阻力损失 , 只要选择适当的流速和加热室结构 , 轴流泵 是可使用 的 。 三 、 循环流动的数遥 设蒸发器的加热面积为 米“ , 则循环溶 液总 体积流量 可按下式计算 二 叮 子 , “ “ ‘ “ ” 竺 义 米 时 令 二 米“时 , 以具体的数据代入这 个 公式进行计算 , 所得结果列于表 表 燕发器单位加热面积的循环且 米 时 资谈六 ⋯一 一 卜一、 一了一二一 —一一二 , 、 一 。 。 八 。 、 。 , 八 一一二升一一 「 —一一 ⋯一一 —一 ⋯一一 一一一一 ⋯ 一一 一玉兰一⋯一一一一一一⋯一一一巴 ⋯一 一 ⋯少业一⋯一弓 三 、 循环的电功消耗 强制循环蒸发器的循环泵都选用离心力 作用的泵 。 泵的压头只要能够克服循环中的 阻力损失就可以 。 因此 , 循环泵的实际功率 消耗 , 可 以按照 离心泵的功率公式来计算 二 名 丫 式中 是实际功率消耗 , 单位是千瓦 是功率换算为千瓦时的常数月 为 泵 总 效 率 , 一般可取 以前面两节所求得的艺 私 值代入功率 计算公式 , 并令 二 米 , 丫 公斤 米 艺 火 欠 月 ·洲 。丁 一 、 目 一 —一 又 又 一一兰 一一 又 又 月 , 一 、 切 此 ”万 ·曰 入 北 。 干 。 山 · 丁 欠 , 内 蒙 古 石 油 化 工 第 卷 由此看出 , 溶液的循环功率消耗与流速 的三次方成正比 。 而选择直径小一些 , 长度 长一些的加热管 , 也有助于降低强制循环 的 功率消耗 。 溶液循环流速是蒸发器稳定运转中一个 起关键作用的因素 。 它既在技术上起重要作 用 , 又在功率消耗方面起作用 。 较 高 的 流 速 , 虽然能在提高传热系数 , 降低结垢方面起 非消极作用 , 但是 也会造成较大的流体阻 力和 极大的功率消耗 。 例如 , 蒸发器在 米 秒流 速时已能很好运转 , 而我们都把流速控制在 米 秒 , 由此引起功率消耗增大近 倍半 。 因此 , 选择合理的流速 , 是充分的发挥强制循 环蒸发器优点的必要条件 。 以一些具体的数据代入这个公式进行计 算 , 所得结果列于表 ⋯ 一 , 一 ⋯⋯ 一 怪一 一上 一 一 一 卫 ‘ 鳖二旦丝 一 一 旦少“生一 生 “ 一 ⋯ 一 卫 ‘ 巡一生 。 。 。· ” 色 一 二二二二二二二二二二二。 。 。 , 。 。 。 , 因此 , 从表 可见 , 选择适当的流速 , 安排合理的加热管直径和长度关系 , 完全可 以使单位加热面积的实际功率消耗 在 一 千瓦之间 。 这个结论符合我国一些设计单位工作结 果 。 强制循环蒸发器 的循环泵生 产 能 力 应 大 , 压头较小 , 压头仅用 以克服流动阻力 。 循环消耗的电功 , 可 由生产的强化而得到补 偿 。 因此 , 此类蒸发器在国外得 到 广 泛 应 用 , 不久的将来 , 随着时下人们的实践认识 , 也 将会得到大面积推广应用 。

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