用于72％片堿生產(chǎn)的蒸發(fā)裝置設(shè)計(jì)研究.pdf

1、蒸發(fā)工序是氯堿生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它承擔(dān)著把電解堿液濃縮成商品堿的重要任務(wù)，同時(shí)也是燒堿生產(chǎn)能耗較大的環(huán)節(jié)。在72％片堿生產(chǎn)的蒸發(fā)工序中，采用外熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)裝置由于具有結(jié)構(gòu)緊湊、生產(chǎn)能力大、傳熱效率高、能耗低、操作和維修便利等優(yōu)點(diǎn)，在氯堿工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用范圍正日益擴(kuò)大。 目前，對用于72％片堿生產(chǎn)的外熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器的研究和推廣應(yīng)用已經(jīng)取得了一些進(jìn)展。但由于多種因素的影響，蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)過程非常復(fù)雜，用于自然

2、循環(huán)蒸發(fā)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)還不完善，產(chǎn)品設(shè)計(jì)具有較大的經(jīng)驗(yàn)色彩。在國內(nèi)外缺乏一套完整的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。 本文分別運(yùn)用理論分析和CFD數(shù)值模擬方法，對不同操作參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)的蒸發(fā)器內(nèi)的流體流動和傳熱性能進(jìn)行研究，為蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和操作參數(shù)優(yōu)化提供理論依據(jù)。論文主要研究工作及結(jié)論如下： （1）從流體力學(xué)和傳熱學(xué)的角度，運(yùn)用理論分析方法研究用于72％片堿生產(chǎn)的外熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器的蒸發(fā)機(jī)理，由Clausius-Clapeyron

3、方程導(dǎo)出汽化段高度的計(jì)算公式，從而建立蒸發(fā)過程的數(shù)學(xué)模型。用Visual Basic語言編制程序并采用牛頓迭代法進(jìn)行求解，分析了不同操作參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)對循環(huán)推動力、循環(huán)流速、傳熱系數(shù)和蒸發(fā)速率的影響。模擬結(jié)果與工程應(yīng)用結(jié)果的比較表明模型是合理的，可為蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和操作參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。 （2）總結(jié)了用于72％片堿生產(chǎn)的蒸發(fā)裝置的工藝設(shè)計(jì)過程。根據(jù)流體力學(xué)和傳熱學(xué)理論分析的結(jié)果，在外熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的基

4、礎(chǔ)上，采用Visual Basic平臺開發(fā)了用于72％片堿生產(chǎn)的蒸發(fā)裝置輔助工藝設(shè)計(jì)計(jì)算軟件。 （3）利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT6.1，采用VOF兩相流模型和RNG 雙方程湍流模型，對蒸發(fā)器二維模型內(nèi)的沸騰流動和傳熱進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算和分析。建立了沸騰時(shí)液體生成氣體的質(zhì)量傳遞方程，并使用C語言編寫沸騰模型的UDF源程序，連接到Fluent求解器進(jìn)行計(jì)算。數(shù)值模擬研究的結(jié)果表明：增大進(jìn)料溫度、操作真空度、加熱蒸汽壓力和在蒸發(fā)