多效蒸发计算实例
多效蒸发计算范文
多效蒸发计算范文多效蒸发是一种常用于脱水和浓缩溶液的工艺方法。
它利用多组换热器和蒸发器，在不同压力条件下进行多次蒸发，以达到高效的能量利用和浓缩效果。
下面将详细介绍多效蒸发的计算方法。
蒸发率（E）是指单位时间内蒸发的物料质量。
它可以通过下列公式进行计算：E=Q/A其中，Q表示蒸发器中的蒸发热量，单位为焦耳（J），A表示蒸发器的表面积，单位为平方米（m²）。
其次是蒸发温度的计算。
多效蒸发中，各个蒸发器在不同的压力下进行蒸发，所以需要计算每个蒸发器的蒸发温度。
蒸发温度可以通过下列公式计算：T=T1-ΔT*(n-1)-ΔT1/N*(m-1)其中，T表示蒸发温度，T1表示蒸发器1的温度，ΔT表示每个蒸发器的温度压降，n表示蒸发器的级数，N表示蒸发器总数，m表示当前所在的蒸发器级数。
蒸发器数量的计算可以通过下列公式进行：N = log(D / D1) / log(α)其中，N表示蒸发器数量，D表示溶液初始浓度与最终浓度的比值，D1表示溶液的初始浓度，α表示溶液的浓缩系数。
最后是热效率的计算。
多效蒸发的热效率是指单位蒸发量所需的热量与总热量的比值。
热效率可以通过下列公式计算：η=Q/(Q+QF)其中，η表示热效率，Q表示蒸发器中的蒸发热量，QF表示各种热损失的热量。
除了上述的计算方法，还有一些附加的计算，如换热器的表面积计算和管路的尺寸计算等。
换热器的表面积可以通过下列公式计算：A=Q/(U*ΔTm)其中，A表示换热器的表面积，U表示传热系数，ΔTm表示温度驱动因数。
管路的尺寸计算可以通过下列公式计算：A=m*V/ρ*t其中，A表示管路的截面面积，m表示液体的质量流速，V表示液体的体积流速，ρ表示液体的密度，t表示液体在管路内停留的时间。
综上所述，多效蒸发的计算主要包括蒸发率、蒸发温度、蒸发器数量和热效率的计算。
通过这些计算，可以有效地设计和操作多效蒸发设备，达到预期的脱水和浓缩效果。
多效蒸发计算实例
多效蒸发计算实例多效蒸发是一种高效的蒸发过程，通过多个蒸发器的多次蒸发使得产生的蒸汽可以循环利用，提高能源利用率。
下面是一个多效蒸发计算的实例，来说明多效蒸发的工作原理和计算方法。
假设有一台多效蒸发装置，用于处理1000 kg/h的食品浆料，浆料中含有75%的水分。
该多效蒸发装置共有3个蒸发器，设定的蒸发温度为80℃。
第一步，我们先计算浆料中水的质量。
由于浆料含水量为75%，所以浆料中的水质量为1000 kg/h * 75% = 750 kg/h。
第二步，我们需要计算每个蒸发器的蒸汽消耗量。
假设第一个蒸发器的效率为80%，第二个蒸发器的效率为70%，第三个蒸发器的效率为60%。
第一个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q1=(1-η1)*m其中，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量，η1为第一个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量。
Q1 = (1 - 80%) * 750 kg/h = 0.2 * 750 kg/h = 150 kg/h第二个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q2=(1-η2)*(m-Q1)其中，Q2为第二个蒸发器的蒸汽消耗量，η2为第二个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量。
Q2 = (1 - 70%) * (750 kg/h - 150 kg/h) = 0.3 * 600 kg/h =180 kg/h第三个蒸发器的蒸汽消耗量可以通过以下公式计算：Q3=(1-η3)*(m-Q1-Q2)其中，Q3为第三个蒸发器的蒸汽消耗量，η3为第三个蒸发器的效率，m为浆料中水的质量，Q1为第一个蒸发器的蒸汽消耗量，Q2为第二个蒸发器的蒸汽消耗量。
Q3 = (1 - 60%) * (750 kg/h - 150 kg/h - 180 kg/h) = 0.4 *420 kg/h = 168 kg/h第三步，我们需要计算多效蒸发装置的总蒸汽消耗量。
总蒸汽消耗量等于各个蒸发器的蒸汽消耗量之和。
多效蒸发
t i −1 − t i ri
/
若考虑稀释热和热损失 ，每效乘以热利用系数
η = 0.96 ~ 0.98 对NaOH η = 0.98 − 0.007 Δx
其中 t i -1 − t i ri
/
Δx — 溶液浓度变化
= β i — 自蒸发系数
C i ( t i -1 − t i ) — 1kg溶液进入 i效时因温度降低放出的 热 ri — 产生1kg二次蒸汽需热 ⎧高于沸点 β > 0 ⎪ 故比值：表1kg二次蒸汽需吸收热量 ⎨沸点进料 β = 0 ⎪冷液进料 β < 0 ⎩
点击这里看大图
/
= 130 − 50 = 70 o C
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3. 蒸发器的生产能力和生 产强度 用速率方程表示生产能 力（沸点进料，且无热 损失） 单效 Q = KSΔt 三效 Q1 = K 1 S1Δt1 Q2 = K 2 S 2 Δt 2 Q3 = K 3 S 3 Δt3 则 Q = Q1 + Q2 + Q3 = KS ( Δt1 + Δt 2 + Δt3 ) = KSΔt 即三效生产能力与单效 相同，即单位时间蒸发 的水量相同 但三效的传热面积为单 效的三倍 故三效的生产强度（单 位时间、单位传热面积 蒸发水量） 1 为单效的 3 故：多效蒸发的经济性 的提高是以牺牲生产强 度为代价 实际上 若各效 K值视为平均 K S相等，且忽略温度差损 失
或总有效温度差
Δt = ∑ Δ t = Δt1 + Δ t 2 + Δt 3
5.由热量衡算计算各效水 分蒸发量 设蒸汽在冷凝温度下排 出，忽略稀释热及热损 失 一效： Fh 0 + D1 H 1 = D1 hw1 + ( F − W1 ) h1 + W1 H 1 D1 ( H 1 − hw1 ) = ( F − W1 ) h1 − Fh 0 + W1 H 1 其中 ( H 1 − hw1 ) = r1 — 蒸汽汽化热 h 0 = C0t0 h 1 = C1t1 H 1 − C w t1 = r1 — 二次蒸汽汽化热
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器设计计算Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT多效蒸发器设计计算（一）蒸发器的设计步骤多效蒸发的计算一般采用迭代计算法（1）根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸汽压强及冷凝器压强）、蒸发器的形式（升膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、刮膜蒸发器）、流程和效数。
（2）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。
（3）根据经验，假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温差。
（4）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。
（5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。
若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3）至（5），直到所求得的各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。
（二）蒸发器的计算方法下面以三效并流加料的蒸发装置为例介绍多效蒸发的计算方法。
1.估值各效蒸发量和完成液组成总蒸发量（1-1）在蒸发过程中，总蒸发量为各效蒸发量之和W = W1 + W2 + … + W n （1-2）任何一效中料液的组成为（1-3）一般情况下，各效蒸发量可按总政发来那个的平均值估算，即（1-4）对于并流操作的多效蒸发，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。
例如，三效W1：W2：W3=1：： （1-5）以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ；W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ；F — 原料液流量，kg/h ；x 0, x 1,…, x n — 原料液及各效完成液的组成，质量分数。
2.估值各效溶液沸点及有效总温度差 欲求各效沸点温度，需假定压强，一般加热蒸汽压强和冷凝器中的压强（或末效压强）是给定的，其他各效压强可按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定。
即（1-6）式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ；— 第一效加热蒸汽的压强，Pa ；— 末效冷凝器中的二次蒸汽的压强，Pa 。
多效蒸发的计算
估算： f=0.0162 ×T2/r×△i 式中： f：假设压强下黑液由于蒸汽压下降而引起的沸点
升高 T：假设压强下黑液的饱和温度 r：黑液在饱和温度下的冷凝热 △i：黑液在常压下的沸点升高 因此， △1=15.60℃ △2=7.15℃ △3=4.63℃ △4=3.56℃ △5=2.58℃ △6=1.77℃ 设由于二次蒸汽在管路中阻力引起的温度差损
Ci=2.016X+4.186（1-X） 其中 X 是溶液的质量分数
同理对其他效热量衡算得：
L3 C3 T3+（L2-30769） 2236.8=（L3-L2）（2660+1.884 8.86）+ L2 C2 T2
L4 C4 T4+（L3-L2） 2284=（L4-L3）（2639.6+1.884 6.54）+ L3 C3 T3
将多个蒸发器串联起来，前一个蒸发器的二次蒸 汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，下一个蒸发器的加 热室便是前一个蒸发器的冷凝器，这便是多效蒸发的 原理。蒸发同样数量的水分采用多效时所需要的生 蒸汽量将远较单效时为小，因此提高了生蒸汽的利用 率。多效蒸发中物料与二次蒸汽的流向可有并流，逆 流，平流，混流等多种组合。下图便是蒸发流程示意图：
汽温度计算 T1′=104.81℃ T1=104.81+16.6=121.41℃ △t1=18.59℃ 同理，T2′=85.95℃ T2=94.1℃ △t2=10.71℃ T3′=73.37℃ T3=79℃ △t3=6.95℃ T4′=62.16℃ T4=66.72℃ △t4=6.65℃ T5′=52.57℃ T5=56.15℃ △t5=6.01℃ T6′=45.8℃ T6=47.57℃ △t6=5℃ ③各效蒸发量和加热蒸汽消耗量的计算 根据热量守恒对一效进行热量衡算得： 2144D+L2 C2 T2=（L2-L1）(2683.4+1.884 16.6)+L1
多效蒸发计算
－溶液的质
3. 总有效温度差 t 及各效溶液的沸点
多效蒸发系统的总有效温度差计算式为
t T1 Tk
n i
i 1
； T1,Tk
－分别加热
n
蒸汽和冷凝器中的温度，℃； i 1 2 ... i i 1
n
多效蒸发系统中温度差损失总和
i ，任一效温差损失之和为：
i 1
i 'i ''i ''i'
各效溶液沸点为：
t1 T1' 1 t2 T2' 2......tn Tk n
4. 有效温度差在各效中的分配 根据操作情况自动调节，不能任意规定。以三效为例，说明温差在各效的中分配情况：
（5）
提高原料液温度 进第一效蒸发器生蒸汽、汽化潜热 产生第一效二次蒸汽
由此可得：第 i 效 Q1 D1r1 (FC po－W1C pw W2C pw ... Wi1C pw)(ti ti1 ) Wi ri' (6)
由（6）可以得：
Wi
Di
ri ri'
(FC po
（1）忽略蒸发系统的热损失，对第一效进行焓衡算：
Fho D1 (H1 hw ) (F W1)h1 W1H1'
（3）
若溶液的稀释热可以忽略，此时溶液的焓可用比热来计算，即 ho C poto , h1 C p1t1 ； 加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，则 H1 hw r(生蒸汽的汽化热[kJ kg])
（2）写成
Q1 K1
S
t1'
Q2 K2
多效蒸发
Δp = p1 − p3/ 3
第一效二次蒸汽 二效 三效
p1/ = p1 − Δp p2 / = p1 − 2Δp
⎫ ⎪⎪ ⎬
由此查得
⎪⎪⎨⎧TT21
/ /
p3/ = p1 − 3Δp
⎪ ⎪⎭
⎪⎪⎩T3 /
⑵由各效浓度查表，并经 计算求得各效操作压强 下溶液的沸点
升高及温度差损失 Δ/、Δ//、Δ///
第三节. 多效蒸发
在多效蒸发中，把第一效的加热蒸汽称 — 生蒸汽，蒸发后产生 的蒸汽 — 二次蒸汽，把二次蒸汽引入下一效作加热蒸汽，这就 要求下一效蒸发室的压强和溶液的沸点都较前一效低，则二次 蒸汽才可起到加热作用，即后一效的加热室作为前一效二次蒸汽 的冷凝器，这样一个个串联起来，只用一次生蒸汽，即可进行多 次蒸发，提高了生蒸汽的利用率。 如忽略热损失及温度差损失，且沸点进料，理论上讲，每一效 1公斤生蒸汽可蒸发1公斤水
⎫ ⎪⎪ ⎬ ⎪
⎪⎧Δt1 /
⎪
=
S1Δt1
S
→
⎪⎨Δt2 /
⎪
=
S2Δt2
S
⎪⎭
⎪⎪⎩Δt3 /
=
S3Δt3
S
式中 S1、S2、S3、Δt1、Δt2、Δt3前已求出
S如下求出
∑ 总有效温差 Δt = Δt1/ + ΔS2Δt2 + S3Δt3
S
S
S
= S1Δt1 + S2Δt2 + S3Δt3
∑ ∑ 总有效温度差 Δt = ΔtT − Δ = ( T1 − T3/ ) − Δ
各效有效温度差 Δt1 = T1 − t1 Δt2 = T2 − t2 = T1/ − t1 − 1 Δt3 = T3 − t3 = T2 / − t3 − 1
5-1-4-1多效蒸发的计算
=[2(A1D1+B1-E1)+(Fcp0-(A1D1+B1)cpw)2 ]h2
= A2D1+B2 Wn=AnD1+Bn 相加得到：
n n n
a D B b W A
i 1 i i 1
(3)第一效的加热蒸汽温度为103℃，查得相应的汽化热
的二次蒸汽量。除第一效外，一般为0.0025~0.025； —— 沸点进料i=0； ——逆流进料i＜0
（3）计入热损和浓缩热，用hi表示，其值为 0.96~0.98，称热能利用系数。 Wi=[iDi+(Fcp0-W1cpw -W2cpw -…-Wi-1cpw)i ]hi
逐效应用：
4
W1=(1D1+Fcp01 )h1=A1D1+B1
H i c pWTi
i Di ( Fc p 0 W1 c pW W 2 c pW W i 1 c pW ) i
讨论：
ri i （1） ri' ，称蒸发系数，其值接近于1，一般为 0.95~0.99；
3
（2） i
t i 1 t1 ri'
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
，称自蒸发系数，理解为自蒸发产生
1
对溶质作物料衡算：
Fw0=(F-W1)w1=(F-W1-W2)w2=…=(F-W1-…-Wn)wn= (F-W)wn
Fw0 w1 = F - W1 Fw0 , w2 = F - W1 - W2 Fw0 Fw0 , wn = = F - W1 - - Wn F - W
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第三效的二次蒸汽的温度： T3’=74.7-9.4-4=61.3℃
12
6
其中
总温差
等面积分配
S1 S 2 S
Qi t i K i t i Qi Ki
可以从最后一效开始往前推算，进行校核。
7
多效蒸发计算程序：
求各效Wi w ↓ W F (1 - 0 ) wn Qi=Diri ↓ ↓ 估算 Wi 由Ki及有效温差分配求ti ↓ ↓ 由Wi求 wi 由Wi重新算 wi ↓ 估算 pi ↓ ↓ 从末效起重新算Ti’， ti 求取 ti ↓ No ↓ Wi及ti是否与初始值符合 ↓ Yes 由科氏公式求i，i（应选取hi） ↓ 计算Si，结束 求A，B→D1
4
W1=(1D1+Fcp01 ]h1=a1D1+b1 W2=[2D2+(Fcp0-W1cpw)2 ]h2
=[2(W1-E1)+(Fcp0-W1cpw)2 ]h2=a2D1+b2
Wn=anD1+bn 相加
W a D b
i 1 i i 1 i 1 i 1
n
n
n
i
W=AD1+B
D1(H1-cpwT1)=W1H’1+(Fcp0-W1cpw)t1-Fcp0t0
W1 H 1 c pwT1
' H 1 c pw t1
D1 Fc p 0
t 0 t1 ' H 1 c pw t1
2
对第二效，同样得：
D2(H2-cpwT2)+(Fcp0-W1cpw)t1=W2H’2+(Fcp0-W1cpw -W2cpw)t2
类推：
Wi
H i c pWTi H i' c pW t i
i Di ( Fc p 0 W1 c pW W 2 pW W i 1 c pW ) i
讨论：
ri （1） i ' ，称蒸发系数，其值接近于1，一般为 ri
0.95~0.99；
3
（2） i
第一效的二次蒸汽温度： T1’=103-11.7-2=89.3℃
第二效加热蒸汽温度： T2=T1’-1=88.3℃
查得相应的汽化热为2287.2kJ/kg。
t m2
D2 r2 3.79 2287.2 1000 9.6o C K 2 S2 1800 500
第二效的温差损失：
2=0.8+2.2=3℃
T2’=88.3-9.6-3=75.7℃
T3=75.7-1=74.7℃
11
第二效二次蒸汽温度：
第二效加热蒸汽温度：
查得相应的汽化热为2320.2kJ/kg。
t m3
D3 r3 1.78 2320.2 1000 9.4o C K 3 S3 1100 400
第三效的温差损失：
3=1+3=4℃
9
解：(1)W=F(1-w0/w3)=50000×(1-0.11/0.42)/3600=10.25kg/s (2)E1=5000/3600kg/s，E2=6000/3600kg/s。作物料衡算： D1=1.1W1 W2=E2+D3 W1=E1+D2 D3=1.1W3 D2=1.1W2
W=W1+W2+W3=E1+2.1E2+3.31W3 10.25=5000/3600+2.1×6000/3600+3×W3 W3=1.62kg/s D3=1.78kg/s W2=3.45kg/s D2=3.79kg/s W1=5.18kg/s D1=5.70kg/s
8
[例6-4]某食品厂每小时要将50吨浓度为10％的桃浆浓缩到
浓度为42％，采用三效蒸发，三个蒸发器的面积分别为
500m2、500m2和400m2，第一效蒸发器的饱和加热蒸汽 温度为103℃，三效的总传热系数分别为2200W/(m2·K)、 1800W/(m2·K)、1100W/(m2·K)。假设各效蒸发器的浓度 效应的沸点升分别为0.5℃、0.8℃、1.0℃，静压效应的沸 点升高分别为1.5℃、2.2℃、3.0℃，蒸汽过效的管路摩擦 温差损失取1.0℃，每小时从第一、二效蒸发器分别抽用二 次蒸汽量为5吨、6吨，第三效蒸发器的二次蒸汽全部进入 冷凝器。沸点进料，忽略料液过效的自蒸发，并设蒸发 1kg水需要1.1kg蒸汽。求各效蒸发器的有效温度差和末效 蒸发器的二次蒸汽温度。
t1 t 2 W2 ' D2 ( Fc p 0 W1c pw ) ' H 2 c pw t 2 H 2 c pw t 2 Di ( Fc p 0 W1c pW W2 c pW Wi 1c pW ) t i 1 t i H i' c pW t i H 2 c pwT2
1
物料衡算
Fx0=(F-W1)w1=(F-W1-W2)w2=…=(F-W1-…-Wn)wn
Fw0 w1 = F - W1 Fw0 , w2 = F - W1 - W2 Fw0 Fw0 , wn = = F - W1 - - Wn F - W
Fw0 wi = F - W1 - - W i
w0 W为总蒸发水量 W = F (1 - ) wn 热量衡算（不计热损）:
五、多效蒸发计算
H 1
W1 1
E1 W2
H 2
E2 Wi H i
Di Ti Hi
Ei W n
H n
D1,T1,H1
D2 T2 H
2
i
Dn Tn H
n
F,w0,t0
T1
w12 t1
T2
w2 t2
Ti
wi n ti
Tn
wn tn
已知：w0，F，t0，wn，T1，pn，Ki，Ei 求：Di，Wi，Si 方法：物料衡算、热量衡算、传热速率方程 假设：并流进料；稀释热忽略；汽凝水为饱和温度。
W B D1 A
5
再代入上述各式求Wi
传热速率方程
Qi Di ri Si K i t i K i t i
Qi t i K i Si
合比定理
Qi t i K i Si Qi t i K i Si
t i t总 Δ'Δ"-Δ' "
' T1 t n t 总
t i 1 t1 ，称自蒸发系数，除第一效外， ' ri
一般为0.0025~0.025； ——沸点进料i=0 ——逆流进料i＜0
（3）计入热损和浓缩热，用hi表示，其值为 0.96~0.98，称热能利用系数。 Wi=[iDi+(Fcp0-W1cpw -W2cpw -…-Wi-1cpw)i ]hi 逐效应用：
(3)D1=W1=17635 kg/h 有效传热温差为：
第一效的加热蒸汽温度为103℃，
查得相应的汽化热为2250.6kJ/kg，由传热速率方程，
10
t m1
D1r1 5.7 2250.6 1000 11.7 o C K 1 S1 2200 500
第一效的温差损失：
1=1’+1”=0.5+1.5=2℃