YS/T 119.10-2005 氧化铝生产专用设备热平衡测定与计算方法 第10部分 板式降膜蒸发器系统

H92

yS

中华人民共和国有色金属行业标准

YS/T119.10-2005

氧化铝生产专用设备

热平衡测定与计算方法

第10部分板式降膜蒸发器系统

Determinationandcalculationmethodofheatbalance

ofspecialequipmentsforaluminaproduction-

Part10;Platefalling-filmevaporatorsystem

2005-05-18发布2005-12-01实施

国家发展和改革委员会发布

YS/T119.10-2005

前言

本部分为首次发布。

本部分为YS/T119第10部分。

本部分包括方法一和方法二。

本部分根据目前国内氧化铝行业的实际情况和发展趋势的要求，制定了板式降膜蒸发器系统的热

平衡测定与计算方法，为准确量化板式降膜蒸发器系统的能耗水平以及不同类型焙烧设备之间进行能

耗比较提供了依据和方法。

本部分附录A为规范性附录。

本部分由全国有色金属标准化技术委员会提出并归口。

本部分由全国有色金属标准化技术委员会负责解释。

本部分由中国铝业股份有限公司贵州分公司负责起草。

本部分方法一主要起草人:裴天毅、曾垂新、张凤琴、任剑、狄贵华、王奎、刘四清、蒋贵书、崔鲁川、

刘贵生、张志宏。

本部分方法二主要起草人:蒋贵书、任剑、张凤琴、曾垂新、王奎、刘四清、狄贵华、刘贵生、张志宏、

崔鲁川、裴天毅。

YS/T119.10-2005

氧化铝生产专用设备

热平衡测定与计算方法

第10部分板式降膜蒸发器系统

方法一

范围

本方法规定了氧化铝厂板式降膜蒸发器系统的热平衡测定与计算基准、测定条件、测定项目及测定

计算方法。

本方法适用于氧化铝厂铝酸钠溶液板式降膜蒸发器系统的热平衡测定与计算。

2热平衡测定与计算基准

2.1基准温度采用00C。

2.2基准压力采用101325Pa.

2.3卡与焦耳的换算，采用1cal=4.1868Je

2.4物料平衡与热平衡均以板式降膜蒸发器系统蒸发原液的进料量为基准进行计算。

2.5板式降膜蒸发器系统的热平衡测定与计算体系，包括直预器部分、自蒸发器部分、板式降膜蒸发器

部分共三部分。热平衡测定范围和计算体系如图1虚线范围内所示(以m效、四级自蒸发器为例，其他

以此类推)。

3设备状况及流程

段1测试报告中设备状况的内容

段1.1写明设备的新旧程度、特点及存在问题，建成投产或上次大修后投产的日期。

东1.2设备及生产概况填写测定前三个月内某月的平均值，内容及报告格式见表1,

表1设备及生产概况

厂名:车间:机组号

项目单位I

}数值或内容

单机台数台

单机型号

加热方式内加热或外加热

燕汽种类

燕发器

循环方式自然循环或其他

加热面积m2

整体容积m'

设计能力c/h

尺寸(直径X高度)mm

冷凝水罐台数台

有效容积m3

原液量m'/h

燕水量t/h

清理周期d

运转率肠

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3.2工艺流程示意图

工艺流程示意图见图

新燕汽

凡.粤兰列

二二二趟逾

l

效冷凝凝水}

--.ntigcr9}}k

返回___超$Y}iK

___V1}797}h1c

原液

原液___V4I.4}},7k

t

母液乏汽冷擞水

一·一-一一j卜燕汽一卜冷凝水一一-一一卜物料

图1板式降膜蒸发器工艺流程图(以班效、四级自蒸发器为例)

4热平衡测定条件

4.1被测设备和工艺要求

板式降膜蒸发器系统热平衡测定，应在设备投产或上次大修投产后的中期进行，测定时期生产工艺

必须稳定正常

4.2时间要求

测定应为二个连续工班，测定次数不少于三个班次。

4.3测定用仪器用仪表及计f器具的要求

测定用仪器仪表及计量器具应在有效检定周期之内。

5测定项目和方法及物料平衡所需物理t计算及其关联式

5.1板式降膜蒸发器系统测定项目和方法以及报告格式见表2,

表2板式降膜蒸发器系统测定项目和方法

测定

项目符号单位测点位置测定仪器与方法测定频率取值原则

数据

蒸汽量城t/h进I效蒸发器前蒸汽流量表8小时1次算术平均值

新

蒸燕汽压力PaPa进I效蒸发器前蒸汽压力表1小时I次算术平均值

汽

蒸汽温度,t℃进工效蒸发器前水银或电阻式温度计1小时1次算术平均值

YS/T119.10-2005

表2(续)

测定

项目符号单位测点位置测定仪器与方法测定频率取值原则

数据

原液进V效Vm'/h原液泵出口管道电磁流量计累积数或1小时1次算术平均值

体积进竹效V,,m'/h原液泵出口管道单槽供料记录槽存差1小时1次算术平均值

测定温度下精密密度计

P,kg/m原液泵出口管道2小时1次算术平均值

原液密度或现场测定

2。℃下原液密度P,aokg/m'原液泵出口管道2。℃下测定2小时1次算术平均值

燕

原液温度t,℃原液泵出口管道水银温度计2小时1次算术平均值

发

原Na,OrNT原液泵出口管道2小时1次算术平均值

液

原Na,O,N}原液泵出口管道2小时1次算术平均值

液

成g/L化学分析

Na,OKNK,原液泵出口管道2小时1次算术平均值

分

AI,O,AI,原液泵出口管道2小时1次算术平均值

kJ/

原液比热C原液泵出口管道计算或查表2小时1次算术平均值

(kg·℃)

各效蒸发器

进料温度t,工nun℃热电偶或在线测定2小时1次算术平均值

进料管路

各效蒸发器

出料温度k工。11℃热电偶或在线测定2小时1次算术平均值

出料管路

各效蒸发器精密密度计或

进料溶液密度Ai卜nkg/m,2小时1次算术平均值

进料管路现场测定

各各效燕发器精密密度计或

出料溶液密度atUnkg/.'2小时1次算术平均值

效出料管路现场测定

蒸

发气室压力尸工u...}lPa各效气室顶部压力表或负压表2小时1次算术平均值

器

测气室温度t工uu℃各效气室顶部热电偶或在线测定2小时1次算术平均值

定

kJ/各效蒸发器

进料溶液比热Ci工。11计算或查表2小时1次算术平均值

(kg·℃)进料管路

kJ/各效蒸发器

出料溶液比热C-计算或查表2小时1次算术平均值

(kg·℃)出料管路

二次蒸汽压力Pvt〕nPa各效蒸发器压力表或负压表2小时1次算术平均值

二次汽出口

各效蒸发器

二次燕汽温度t-卜竹℃热电偶或在线测定2小时I1次算术平均值

次汽出口

m效拍活凝2班}之冷凝水罐

K计xv

肌产‘m'/h艺蝗2小时1次算术平均值

41卜出1阵系2长量冷凝，水出口流量汀头理

各效冷凝水℃各效冷凝水罐1

t'l“习热电偶或在线测定2小时1次算术平均值

排仕二温度冷凝水出口

NaiOTNrnu112小时1次算术平均值

各效进NazOc从n.112小时1次算术平均值

g/L各效进料管路化学分析

料成分NazOaNmi.o...112小时1次算术平均值

AIDO,Aln.o...vi2小时1次算术平均值

Na,入N-.-..,,2小时1次算术平均值

各效出N-zOrNaa“.1i2小时1次算术平均值

g/L各效出料管路化学分析

料成分Na,(帐N.c,“n2小时1次算术平均值

Al认Al,,..,2小时1次算术平均值

YS/T119.10-2005

表2(续)

YS/T119.10-2005

表2(续)

YS/T119.10-2005

5.2板式降膜蒸发器系统物料平衡所需物理量计算及其关联式见表30

表3板式降膜蒸发器系统物料平衡所需物理f计算及其关联式

物理参数符号单位计算及其关联式数值

n效蒸水量m竹kg/hm,0V,z·P>一(Nkv/N-)·V,z·P=,,

V,一V一(.H/P.,",))

竹效进人V效液量V,m3/h式中:PH,。(r.—在对应压力为P,温度为2的条件下水的

密度，kg/m'e

v效蒸水量my=口y，·P,一(Nk,/N,v)·V·Pcv]+CVs·P,、一

刀了Vkg/h

(二次汽量)(N-/NK)·VV,,·PcvI

V效进入1V效液量V.m'/h叭=(VI十V,)一(-v/P.,.".0

N效蒸水量(二次汽量)mnkg/hmn=V·Pin一(N-/NKcn)·V,·Pon

N效进人m效液量Vm'/hv3=V<一(--n/N,.,二})

班效蒸水量(二次汽量)m正kg/h，哑-、',·FT，一N〔rvm/Na-)·矶·Fern

m效进人n效液量V2-`/hV,=V一(。。/P.。。))

D效蒸水量(二次汽量)mnkg/hm'=V'·N:一(N-,/Nrscu)·V·Pan

Q效进人I效液量VLm'/hV,一V:一(m0/PH,oP())

Q直预器增水量从2久kg/h，2又一[(NKarz/Nkc.z)·V,·Pcn习-V·Pi

Q直预器进人1直预器

VIAm'/hVIA=V+<-z分PH,0v.)

加热返回母液量

1直预器增水量，孟kg/hm,n0C<N}N-/)·V,A·P',」一VIA·Pi

I直预器进人I效的

V,Am'/hV,、一VIA+(an,A/P'I〕二)

加热母液量

m,-IV,·A一(N-IN,i)·V,·a,口+[Vn·a:一

I效蒸水量(二次汽量)刃卫【kg/h

(NKCriIN-工)·VIA·Pc工〕

工效进人一自液量Vz飞m'/hVA,=(VI+认*)一(m1P/2o-")

一自燕水量(二次汽量)刀刀」kg/h。:=V,·A:一(N-1N.)·Vi·A,

I产

一自进人皿效的二次汽量阴1舀kg/h阴]B=功1一mA1

一自进人二自液量VzZm'/hVii=Vi,一(m,/P,Ieo-'))

二自蒸水量(二次汽量)刀刁2kg/hm'_V.·A,一(N,c,I/NKcz)·V.P,

一

产了

二自进人N效的二次汽量。轰kg/h阴ZB=从2一阴ZA

二自进人三自液量Vz,m'/hVi,一V}一(m,/P,ocP.)

三自蒸水量(二次汽量)刀了3kg/h.,=Vv·As一(N-/N.)·V}·Aa

三自进入四自液量Vz龟-'/hV}二V}一(n3/Px,o(r.o)

四自蒸水量(二次汽量)刀又4kg/h阴阴,=Vu·P,一(NKJ</Ncoa)·Vu·Pcn

四自出料量(蒸发母液量)V。m'/hVm=Vz一(。/Px,二)

I效冷凝水罐冷凝水量，;kg/hm;=m，

Q效冷凝水罐冷凝水量阴乡kg/h城=低+阴1

m效冷凝水罐冷凝水量阴;kg/h，;一肌q十，:+mn

N效冷凝水罐冷凝水量，;kg/hm;=mq十，i丰11:++nm

V效冷凝水罐冷凝水量叨;kg/h,=nT~+m}+}nu+m一:+。。

VI效冷凝水罐冷凝水量m乞kg/h阴s--ny+m,+,n:十、，tmn+m

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物料平衡计算

6.1总蒸水量按公式(1)计算:

m,二V,·P,一(Nk,/NKm)·叭·Pm························……(1)

式中:

m,—总蒸水量，单位为千克每小时((kg/h);

叭—原液体积流量，单位为立方米每小时(m3/h);

P,—原液密度，单位为千克每立方米((kg/m');

Po,—母液密度，单位为千克每立方米((kg/m3);

N。—原液苛性碱浓度，单位为克每升(g/L);

NK。—母液苛性碱浓度，单位为克每升(g/L).

6.2有效总蒸水量按公式((2)计算:

m括=MI+mu+。。+m。十my+m.+m;u十mzu+m3十m,··……(2)

式中:

m,}--一-有效总蒸水量，单位为千克每小时(kg/h);

m工—工效蒸水量，单位为千克每小时(kg/h);

m0-II效蒸水量，单位为千克每小时((kg/h);

mm-In效蒸水量，单位为千克每小时((kg/h);

m,-IV效蒸水量，单位为千克每小时(kg/h);

m,—V效蒸水量，单位为千克每小时((kg/h);

m;1-V效蒸水量，单位为千克每小时(kg/h);

试B-一自进人皿效的二次汽量，单位为千克每小时((kg/h);

m;$-二自进人W效的二次汽量，单位为千克每小时(kg/h);

m3—三自蒸水量，单位为千克每小时((kg/h);

m4—四自蒸水量，单位为千克每小时((kg/h).

板式降膜蒸发器系统物料平衡计算表及报告格式见表4.

表4板式降膜蒸发器系统物料平衡计算表

项目符号单位依据或算式数值

原液量M,kg/h城=(vl+Vy)·内

新蒸汽量M,kg/hMz=M

收入

返回母液量M,kg/h八1=Vf.P}

合计EMkg/hEM二M、十Mz}M,

完成母液量从‘kg/hM,二‘Vm·P}

乏汽量Mkg/hMz一‘m。

支出出体系冷凝水量M,kg/hM;=。s

差值△Mkg/h△M二EM-(M,'}M;}M,')

合计EM尸kg/hZA4,=M,'}Mi'}M,'}dM

6.4板式降膜蒸发器系统物料平衡表及报告格式见表Se

YS/T119.10-2005

表5板式降膜蒸发器系统物料平衡表

收人一

数值数值

符号项目项目

kg/h%kg/h肠

一

M,原液量l厂“完成母液量

Mz新燕汽量乏汽量

IM

M,返回母液量{M;出体系冷凝水量

}△M差值

EM合计100EM;合计100

6.5板式降膜蒸发器系统中直预器部分、自蒸发部分、板式降膜蒸发器(I效一矶效)部分物料平衡表

及报告格式见表6,

表6直预器部分、自蒸发部分、板式降膜蒸发器(工效一班效)部分物料平衡表

收入1

设备名称数值数值

符号，项目项目

kg/h沁kg/h%

一

M1r}Q直预器进I直预器料量一二I直预器进工效料量

I直预器Mirz1自进人I直预器二次汽量}△M，‘差值

EM泛合计100一EMi合计100

Morz返回母液量一M·‘n直预器出料量

n直预器M”，22自进人Q直预器二次汽量}AMU.差值

EM合计100EM;合计100

一从1四自出料量

四自从三自进四自料量!m-四自二次汽量

蒸发器一△M.差值

EM合计100一Em"合计100

一‘1!三自进四自料量

三自M,二自进三自料量一M3”三自二次汽量

蒸发器}N,M,,差值

EM弓合计100EM;合计100

一Mz.i二自进三自料量

二自进n直预器二次汽量

M一自进二自料量

二自二自进N效二次汽量

蒸发器

{}Mz.差值

EM合计100一EM'合计100

一M,,;一自进二自料量

从工效进一自科量{M,.z一自进1直预器二次汽量

一自一自进m效二次汽量

蒸发器一M;

{AM,.差值

EM合计100一:M,合计100

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表6(续)

收人支出

设备名称数值数值

符号项目符号项目

kg/h%kg/h%

Mi;I效进一自料量

材I,II效进I效料量

M工;工效燕水量(二次汽)

Mt2新燕汽量

I效MiaI效冷凝水量

MisI直预器进I效料量

蒸发器△MI差值

EM石合计100EM石合计100

一II效进I效料量

Mo1m效进II效料量

Q效蒸水量(二次汽)

MnZI效二次汽量

II效n效冷凝水量

蒸发器Mn3工效冷凝水量

一:一差值

Em,合计100一EM;合计100

M阴W效进皿效料量一m效进H效料量

M班2II效二次汽量皿效蒸水量(二次汽)

皿效M.3n效冷凝水量n效冷凝水量

蒸发器Mm,一自进皿效二次汽量一LMMmm',差值

EMlo合计100」E艺m、.o合计100

Mrv,V效进W效料量一、1N效进皿效料量

M、:m效二次汽量N效燕水量(二次汽)

TV效Mn,田效冷凝水量N效冷凝水量

蒸发器Mn,二自进N效二次汽量一pMmA,,差值

EM合计100一zm合计100

Mvlv]效进v效料量

Mvz进人v效原液量一。vlV效进N效料量

v效燕水量(二次汽)

MvaN效二次汽量

V效v效冷凝水量

蒸发器Mv,W效冷凝水量

差值

Mvs三自进v效二次汽量一AMMvvs

EM2合计100一EM,"合计100

M41a进入dI效原液量一m效进V效料量

MnzV效二次汽vi效蒸水量(乏汽量)

u效MV,V效冷凝水量N效冷凝水量

蒸发器Mn,四自进U效二次汽量一,M}Mn47s差值

艺M,z合计100E从合计100

6.6物料平衡允许相对误差为士5%，即}Am艺M一X1000o(5%a

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7热平衡计算

7.1板式降膜蒸发器系统热平衡计算表及报告格式见表7

表7板式降膜蒸发器系统热平衡计算表

项目符号单位依据或算式数值

原液带人热Qkj/hQ,=Ml.C·t,

Qz二M,·凡

热量新蒸汽带入热Q,kj/h

式中:艺q-—新蒸汽热治,k1/kg.

收人

返回母液带人热Q,kj/hQ,_从·Ci.t"

合计艺QIk1/hEQ,0Q,+Qz+Q,

完成母液带走热Q;kj/hQ;=M;·Cl,·，立

Qz=Mi·Cs

乏汽带走热Qzk1/h

式中:Cs-蒸汽潜热，kJ/kg,

热量出体系冷凝水带走热Q3kj/h以一城·Ci·t,j

支出

体系散热Q<kj/hQ;=Q6

差值0Qkj/h4Q=名Q-(Q}+QE+酬+留)

合计艺QikJ/hFQ(0Qi+Q"+创+创+oQ

7.2板式降膜蒸发器系统热平衡表及报告格式见表8,

表8板式降膜蒸发器系统热平衡表

收人}

数值数值

符号项目项目

k/h%kj/h%

一

Q原液带入热一Q.完成母液带走热

Q新蒸汽带入热一竺乏汽带走热

Q,返回母液带人热{Q3出体系冷凝水带走热

}Q,体系散热

差值

},IQ

艺QI合计100一:Q}合计100

7.3直预器部分、自蒸发部分、板式降膜蒸发器(工效一U效)部分热平衡计算表及报告格式见表9e

表9直预器部分、自蒸发部分、板式降膜蒸发器(I效一砚效)部分热平衡计算表

设备项目符号单位依据或算式

江直预器进I直预器料带人热Q工1kJ/hQ工，=M10‘C·tirl

热量

1自进I直预器二次汽带入热Qi:kj/hQ工y:=Mlr}·hip

收人

合计ZqkJ/h艺q=Q[n+Q112

I直预器I直预器进工效料带走热Q},;幼/hQ工二=M工二·C,,·以

热量散热Q工二kJ/hQ,,==Q,i

支出差值△QIkJ/h△QI二EQ-(QI,}tQi,i)

合计EQik7/hEQz二‘Qt,i+Qt,ztOQi

YS/T119.10-2005

表9(续)

设备项目符号单位依据或算式

返回母液带人热Qo,.kJ/hQu,.