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年产20万吨碳酸钾蒸发车间设计中期报告14VIP免费

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河北工业大学本科生毕业设计(论文)中期报告毕业设计(论文)题目:年产2.0万吨碳酸钾蒸发车间设计适用专业:过程装备与控制工程学生信息:学号:064049姓名:郎玥班级:过程C062指导教师信息:姓名、职称:赵景利教授报告提交日期:2010年5月19日1蒸发工段物料衡算与热量衡算1.1物料衡算已知条件:年产碳酸氢钾2万吨,除去大修、停车时间,假设设备的年工作日为300天,即工作时间数为7200小时,则年产量M=2778kg/h.经离子交换工段生成浓度约为10%的碳酸氢钾溶液,进入蒸发工段,则碳酸氢钾溶液的初始浓度x0=10%,故原料处理量F0=Mx0=27780.1=27780kg/h.根据经验数据,经三效蒸发后碳酸氢钾浓度为x3=58%,故三效总蒸水量W总=F0(1−x0x3)=27780×(1−0.10.3)=22990kg/h.1.2热量衡算1.2.1初算各效传热面积⑴总有效传热温差的计算根据生产经验及指导老师建议,并考虑到锅炉压力、管道腐蚀等,确定Ⅰ效加热生蒸汽压强为P1=600kPa(绝压,以下同),温度为158.7℃,考虑到管道传热损失,确定Ⅰ效生蒸汽温度为T1=158℃。根据生产经验,确定Ⅲ效二次蒸汽压强为P3=15kPa,温度为T3=53.5℃;确定原料液经预热后预热到t0=90℃后,进入蒸发器。 蒸发器内溶液的沸点升高为Δ=Δ'+Δ''+Δ'''式中Δ'——由于不挥发溶质的存在引起的沸点升高,℃Δ''——由于液柱静压力引起的沸点升高,℃Δ'''——由于管道流动阻力引起的沸点升高,℃由于本设计选用降膜蒸发器,故Δ''可忽略不计;由于三效蒸发器间隔距离较近,管道流动阻力较小,Δ'''可忽略。根据生产经验,初步估算各效因不挥发溶质存在造成的沸点升高为Δ1'=2℃Δ2'=3℃Δ3'=15℃∴∑Δ'=2+3+15=20℃∴∑Δ=∑Δ'+∑Δ''+∑Δ'''=20+0+0=20℃∴总有效传热温差为∑Δt有效=T0−T1−∑Δ=158−53.5−20=84.5℃⑵总有效温差在各效的预分配按等传热温差原则近似分配各效温差,取Δt2=28℃Δt1=28℃Δt3=28.5℃计算各效汽、液相温度公式如下:Δti=Ti−tiT'i=Ti+1Δti−T'i=Δ'i(i=1,2,3) T1=158℃t0=90℃∴通过查阅相关数据,汇总各效二次蒸汽相关物性数据如下表二次蒸汽绝对压力(kPa)温度(℃)汽化热r′(kJ/kg)℃℃℃℃℃℃.55315.568.568.528979731001002812812821301302815833'3333322'2222211'1111tTtTtTtTtTtTtTtTt效数0(生蒸汽)600.0158.02091.1Ⅰ256.6128.02183.1Ⅱ91.997.02265.9Ⅲ15.053.52370.0⑶由热量衡算求各效水分蒸发量因为蒸发器中碳酸钾分解热较小,故在热量衡算中忽略不计。由方程组{Q1=Dr0=W1r'1+Fcp0(t1−t0)¿{Q2=W1r'1=W2r'2+(Fcp0−W1cpw)(t2−t1)¿{Q3=W2r'2=W3r'3+(Fcp0−W1cpw−W2cpw)(t3−t2)¿¿¿¿计算各效蒸水量W1、W2、W3及Ⅰ效加热蒸汽消耗量D。由于没有查到有关不同碳酸氢钾溶液比热容确定的资料和公式,此处暂用水的比热容代替,即cpo=cpw=4.19kJ/(kg⋅℃)将表中物性数据代入上方程组得{2091.1D=2183.1W1+27780×4.19×(130−90)¿{2183.1W1=2265.9W2+4.19×(27780−W1)(100−130)¿{2265.9W2=2370W3+4.19×(27780−W1−W2)(68.5−100)¿¿¿¿解此方程组得{D=9466.4kg/h¿{W1=6934.7kg/h¿{W2=7837.7kg/h¿¿¿¿⑷计算各效蒸发器传热面积根据生产经验初定各效传热系数为K1=1500W/(m2⋅℃)、K2=1000W/(m2⋅℃)、K3=800W/(m2⋅℃)。有上述数据计算各效蒸发器传热面积如下:A1=Q1K1Δt1=Dr0K1Δt1=9466.4×2091.1×1033600×1500×28=130.9m2A2=Q2K2Δt2=W1r'1K2Δt2=2183.1×6934.7×1033600×1000×28=150.2m2A3=Q3K3Δt3=W2r'2K3Δt3=2265.9×7837.7×1033600×800×28.5=216.4m2因各效传热面积相差较大,故进行重新计算。1.2.2复算各效传热面积⑴重新分配总有效传热温差¯A=A1Δt1+A2Δt2+A3Δt3Δt1+Δt2+Δt3¿130.9×28+150.2×28+216.4×28.584.5¿166.1m2Δt1'=A1Δt1¯A=130.9×28236.00=22.07℃≈22℃Δt2'=A2Δt2¯A=150.2×28236.00=25.32℃≈25.5℃Δt3'=A3Δt3¯A=216.4×28.5236.00=37.13℃≈37.13℃⑵重新计算各效汽液相温度根据重新分配的各效温差计算各效气液相温度如下:t1=T1−Δt1=158−22=136℃...

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