2.1.3　蒸发器传热面积计算

传热速率方程为

Q=kFΔt(2⁃13)

式中　Q——传热量,kcal/h;

F——蒸发器的传热面积,m2;

k——传热系数,kcal/(m2·h·℃);

Δt——加热蒸汽的饱和温度与溶液的沸点之差,℃。

则传热面积为

F=Q/(kΔt)(2⁃14)

【例2⁃1】　有一单效外循环蒸发器,蒸发NaOH水溶液,生产能力为3000kg/h,进料浓度为20%,进料温度为60℃,出料浓度为50%,平均比热容为0.813kcal/(kg·℃),壳程蒸汽加热温度为140℃,蒸发温度为80℃,操作条件下溶液的沸点温度为126℃,总传热系数为1342kcal/(m2·h·℃),加热蒸汽冷凝水在饱和温度下排出,热损失按5%计算,试求:考虑浓缩热时加热蒸汽耗量和传热面积;忽略浓缩热时加热蒸汽耗量和传热面积。

从附表12查出加热蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有关参数如下:140℃饱和蒸汽的焓I=653.0kcal/kg,汽化热R=512.3kcal/kg;冷凝水的焓I₁=140.7kcal/kg;二次蒸汽的焓i=631.3kcal/kg,二次蒸汽的汽化热r=551.3kcal/kg。

(1)考虑浓缩热时

① 加热蒸汽耗量　由式(2⁃1)得

S=WB₁/(B₁-B₀)=(3000×50%)/(50%-20%)=5000(kg/h)

由附图2中查出60℃时20%NaOH水溶液的焓和126℃时50%NaOH水溶液的焓分别是h₀=50.24kcal/kg,h₁=148.33kcal/kg。

由式(2⁃3)得加热蒸汽耗量为

D=[Wi+(S-W)h₁-Sh₀+q’]/R

=[3000×631.3+(5000-3000)×148.33-5000×50.24]×1.05/512.3

=3974.87(kg/h)

② 传热面积

F=Q/(kΔt)=3974.87×512.3/[1342×(140-126)]=108.4(m2)

(2)忽略浓缩热时

① 加热蒸汽耗量　由式(2⁃12)计算得

D=[Wr+Sc(t₁-t₀)+q’]/R

=[3000×551.3+5000×0.813×(126-60)]×1.05/512.3

=3939.68(kg/h)

② 传热面积

F=Q/(kΔt)=3939.68×512.3/[1342×(140-126)]=107.4(m2)