开达蒸发器大讲堂第八期：双效外循环蒸发器的工艺设计计算详解

‌双效外循环蒸发器‌是一种结合了外循环和双效蒸发技术的蒸发器，旨在提高能效、降低能耗并实现环保目标。双效外循环蒸发器的工作原理主要包括外循环和双效蒸发两个部分：

‌外循环部分‌：在传统自然循环式蒸发器中，产生的蒸汽被排出，而在双效外循环蒸发器中，蒸汽通过外循环方式再次进入蒸发器进行回收利用，称为“汽液分离器”‌。

双效蒸发部分‌：液体从蒸发器底部流入，受热后沿壁面上升并在顶部变成蒸汽释放。在双效蒸发器中，每个分级器都有独立的蒸发和冷凝部分，冷凝器的余热被下一级蒸发器充分利用，大大提高了能效‌。

在蒸发器系统工艺设计过程中，经常伴随着许多复杂的数值和计算，如传热量的计算、处理量与浓缩率的计算等等都是非常复杂的事情，一大堆的计算公式让很多蒸发器行业技术人员望而却步，更有甚者很多工程师仅凭借工作经验，就去估算数值，缺乏理论依据和科学数据支撑，最后发现造出来的蒸发器是错误的或者跟实际是有偏差的；这种情况在同行中普遍存在。

面对行业乱象，湖北开达结晶作为蒸发器系统核心技术工艺的设计者、指引者和传播者，多年以来专注于蒸发器节能增效工艺技术和产品的研究、应用及推广。为了让更多同行技术人员能够掌握精确的蒸发器工艺设计计算和科学的应用方法，开达结晶联合技术总工刘殿宇总工程师，推出公益知识讲座，希望促进行业共同进步。

下面结合刘殿宇总工程师的项目经验，以双效外循环蒸发器用于皂苷水溶液的生产应用为例，带大家详细了解一下《双效外循环蒸发器的工艺设计计算》原理吧。

(1)主要技术参数

生产能力为2000kg/h,进料质量分数为3%,经过浓缩后浓度为55%~60%,进料温度为20℃,采用间壁列管式冷凝器冷凝末效二次蒸汽,采用水环真空泵抽真空保持系统的真空度。冷却水进入温度为30℃,排出温度为42℃,皂苷的比热容按0.93kcal/(kg·℃)计算,使用蒸汽压力0.2MPa,不计在蒸发过程中比热容的微小变化,采用并流加料法进料,未效出料。

皂苷是苷类的一种,是能形成水溶液或胶体溶液并能形成肥皂状泡沫的植物糖苷的统称。皂苷是由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有机酸组成的。

双效外循环蒸发器蒸发状态参数见表5-2

(2)结构特点

本蒸发器凡与物料接触部位均采用316L材质加工制造;加热管采用规格为φ38mmx1.5mmx1300mm卫生级无缝不锈钢管制造;加热室及分离器全部采用50mm厚的岩棉进行保温绝热处理;采用间壁列管式冷凝器冷凝未效二次蒸汽,采用水环真空泵抽真空保持系统的真空度。其流程如图5-2所示。

(3)物料衡算

假设一效蒸发量为1010kg/h,二效蒸发量为990kg/h。

进料量:

(4)沸点升高计算

本计算不计由于假设蒸发量与热平衡后蒸发量的出入引起沸点升高的微小变化,不计由于浓度的升高比热容的微小变化。

① 一效沸点升高

因蒸汽压下降而引起的沸点升高按下式计算:

即沸点温度损失为3℃C,沸点温度为83℃。

② 二效沸点升高

因蒸汽压下降而引起的沸点升高按下式计算:

(5)热量衡算

经过热量衡算实际蒸发量分配:一效1028kg/h; 二效972kg/h(由热平衡多次试算而得)。

各效占总蒸发量质量百分数:一效51.4%;二效48.6%。

沸点温度:-效沸点83℃℃:二效沸点68℃。

热量衡算(多次试算结果):

用于第一效加热用的蒸汽量按下式计算:

不再试算。

(6)换热面积计算

一效换热面积:

(7)各效分离器结构尺寸确定

① 一效分离器结构尺寸的确定

一效分离器直径按下式计算:

② 二效分离器结构尺寸的确定

二效分离器直径按下式计算:

(8)冷凝器换热面积及换热管根数计算

进入冷凝器的未效二次蒸汽量的热量:

好了，关于双效外循环蒸发器‌的工艺设计计算我们讲解到这里，各位同行可以试着应用一下，如有疑问欢迎联系我们交流探讨（刘工13971250228）。

下期蒸发器大讲堂，我们再见，敬请期待哦。