2.1.3　蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)算

傳熱速率方程為

Q=kFΔt(2?13)

式中　Q——傳熱量,kcal/h;

F——蒸發(fā)器的傳熱面積,m2;

k——傳熱系數(shù),kcal/(m2·h·℃);

Δt——加熱蒸汽的飽和溫度與溶液的沸點(diǎn)之差,℃。

則傳熱面積為

F=Q/(kΔt)(2?14)

【例2?1】　有一單效外循環(huán)蒸發(fā)器,蒸發(fā)NaOH水溶液,生產(chǎn)能力為3000kg/h,進(jìn)料濃度為20%,進(jìn)料溫度為60℃,出料濃度為50%,平均比熱容為0.813kcal/(kg·℃),殼程蒸汽加熱溫度為140℃,蒸發(fā)溫度為80℃,操作條件下溶液的沸點(diǎn)溫度為126℃,總傳熱系數(shù)為1342kcal/(m2·h·℃),加熱蒸汽冷凝水在飽和溫度下排出,熱損失按5%計(jì)算,試求:考慮濃縮熱時(shí)加熱蒸汽耗量和傳熱面積;忽略濃縮熱時(shí)加熱蒸汽耗量和傳熱面積。

從附表12查出加熱蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有關(guān)參數(shù)如下:140℃飽和蒸汽的焓I=653.0kcal/kg,汽化熱R=512.3kcal/kg;冷凝水的焓I₁=140.7kcal/kg;二次蒸汽的焓i=631.3kcal/kg,二次蒸汽的汽化熱r=551.3kcal/kg。

(1)考慮濃縮熱時(shí)

① 加熱蒸汽耗量　由式(2?1)得

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

由附圖2中查出60℃時(shí)20%NaOH水溶液的焓和126℃時(shí)50%NaOH水溶液的焓分別是h₀=50.24kcal/kg,h₁=148.33kcal/kg。

由式(2?3)得加熱蒸汽耗量為

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 傳熱面積

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

(2)忽略濃縮熱時(shí)

① 加熱蒸汽耗量　由式(2?12)計(jì)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 傳熱面積

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