蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備

1、第九章第九章 蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備蒸發(fā)與結(jié)晶設(shè)備 計計 劃劃授課時間授課時間4 4學(xué)時學(xué)時單元目標(biāo)與要求單元目標(biāo)與要求 熟悉常壓蒸發(fā)的原理與設(shè)備結(jié)構(gòu)及基本計算，熟悉常壓蒸發(fā)的原理與設(shè)備結(jié)構(gòu)及基本計算，掌握結(jié)晶原理及方法和設(shè)備的操作控制過程。掌握結(jié)晶原理及方法和設(shè)備的操作控制過程。授課內(nèi)容授課內(nèi)容 常壓與真空蒸發(fā)設(shè)備，結(jié)晶設(shè)備。常壓與真空蒸發(fā)設(shè)備，結(jié)晶設(shè)備。 重點和難點重點和難點 結(jié)晶原理及方法和設(shè)備計算，結(jié)晶操作控制過結(jié)晶原理及方法和設(shè)備計算，結(jié)晶操作控制過程。程。蒸發(fā)的定義蒸發(fā)的定義 將溶液加熱至沸騰，使溶劑汽將溶液加熱至沸騰，使溶劑汽化并不斷除去，溶質(zhì)濃度增加。化并不斷除去，溶質(zhì)濃度增加。結(jié)晶的

2、定義結(jié)晶的定義 物質(zhì)自溶液中形成晶體析出的物質(zhì)自溶液中形成晶體析出的過程過程充足的熱源充足的熱源溶劑蒸汽能迅速排除溶劑蒸汽能迅速排除一定的換熱面積一定的換熱面積一、蒸發(fā)器的基本條件一、蒸發(fā)器的基本條件 二、蒸發(fā)方式分類1 1、按使用壓力分類、按使用壓力分類 加壓、加壓、常壓、真空常壓、真空2 2、按蒸汽利用分類、按蒸汽利用分類 單效、單效、多效、熱泵多效、熱泵3 3、按設(shè)備型式分類、按設(shè)備型式分類 中央中央循環(huán)管式、夾套式、盤管式、刮循環(huán)管式、夾套式、盤管式、刮板式板式4 4、按物料啟動情況分類、按物料啟動情況分類 自然自然循環(huán)、強制循環(huán)、薄膜式循環(huán)、強制循環(huán)、薄膜式n設(shè)備動畫設(shè)備動畫5蒸發(fā)器

3、蒸發(fā)器5-01中央循環(huán)管蒸發(fā)器中央循環(huán)管蒸發(fā)器.swfn設(shè)備動畫設(shè)備動畫5蒸發(fā)器蒸發(fā)器液體蒸發(fā)簡化流程液體蒸發(fā)簡化流程.swfn設(shè)備動畫設(shè)備動畫5蒸發(fā)器蒸發(fā)器5-02外加熱式蒸發(fā)器外加熱式蒸發(fā)器.swfn設(shè)備動畫設(shè)備動畫5蒸發(fā)器蒸發(fā)器5-03強制循環(huán)蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器.swf 第一節(jié)第一節(jié) 常壓與真空蒸發(fā)設(shè)備常壓與真空蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備 常壓蒸發(fā)設(shè)備常壓蒸發(fā)設(shè)備 真空蒸發(fā)設(shè)備真空蒸發(fā)設(shè)備 真空蒸發(fā)設(shè)備 真空蒸發(fā)定義真空蒸發(fā)定義 溶液在真空狀態(tài)，較低溫度溶液在真空狀態(tài)，較低溫度下沸騰、溶劑汽化的過程。下沸騰、溶劑汽化的過程。熱敏性物料特性及對蒸發(fā)的要求 熱敏性物料熱敏性物料 對熱過程敏感，受熱后

4、會引起產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)對熱過程敏感，受熱后會引起產(chǎn)物發(fā)生化學(xué)變化或物理變化而影響產(chǎn)品質(zhì)量的物料。變化或物理變化而影響產(chǎn)品質(zhì)量的物料。 薄膜式蒸發(fā)器 （一）分類（一）分類管式薄膜蒸發(fā)管式薄膜蒸發(fā) 器器: :升膜式、降升膜式、降膜式、升降膜式膜式、升降膜式 刮板式薄膜蒸發(fā)器刮板式薄膜蒸發(fā)器 離心薄膜蒸發(fā)離心薄膜蒸發(fā)1. 升膜式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu): :加熱室由許多垂直加熱室由許多垂直長管組成長管組成 加熱室由許多垂直長管加熱室由許多垂直長管組成，組成， 加熱管直徑為加熱管直徑為25-50mm25-50mm， 管長和管徑之比約為管長和管徑之比約為100-150100-150。 上部有汽液分離室。上部有汽液分離

5、室。n設(shè)備動畫設(shè)備動畫55蒸發(fā)器蒸發(fā)器5-045-04升膜式蒸發(fā)升膜式蒸發(fā)器器. .swfswf特點特點: :形成的液膜與蒸發(fā)的氣流的方向形成的液膜與蒸發(fā)的氣流的方向相同，由下而上的并流上升相同，由下而上的并流上升 升膜式蒸發(fā)時膜的形成升膜式蒸發(fā)時膜的形成升膜式蒸發(fā)時膜的形成C、液相因混有蒸汽氣泡，使、液相因混有蒸汽氣泡，使液體靜壓頭下降，液體繼續(xù)受液體靜壓頭下降，液體繼續(xù)受熱，溫度不斷升。氣泡增大，熱，溫度不斷升。氣泡增大，氣體上升的速度則加快。氣體上升的速度則加快。A、B溶液沸騰自然對流運動加溶液沸騰自然對流運動加熱階段熱階段:溫度升得越高對流越激溫度升得越高對流越激烈，溶液便開始沸騰時，

6、產(chǎn)生烈，溶液便開始沸騰時，產(chǎn)生蒸汽氣泡分散于連續(xù)的液相中。蒸汽氣泡分散于連續(xù)的液相中。由于蒸汽氣泡的密度小，故氣由于蒸汽氣泡的密度小，故氣泡通過液體而上升。泡通過液體而上升。E、液體下降較多時，大個柱、液體下降較多時，大個柱狀汽泡則被液層截斷。狀汽泡則被液層截斷。D、當(dāng)氣泡繼續(xù)增大形成柱狀，、當(dāng)氣泡繼續(xù)增大形成柱狀，占據(jù)管子中部的大部分空間時，占據(jù)管子中部的大部分空間時，氣體以很大的速度上升，而液氣體以很大的速度上升，而液體受重力作用沿氣泡邊緣下滑體受重力作用沿氣泡邊緣下滑.f.溫度繼續(xù)上升，蒸發(fā)速度繼續(xù)增加，氣泡的上升速度激增，蒸汽的密度增大，由于重力作用，滑流下來的液體很快受熱蒸發(fā)，未蒸發(fā)

7、的濃縮液體也被高速氣流拖帶上升，氣泡斷層不能形成，蒸氣占據(jù)了整個管子中部空間，液體只能分布于管壁，開始形成液膜，這時稱為“環(huán)形流”。 g.g.變成帶有液體霧沫的噴霧環(huán)形流變成帶有液體霧沫的噴霧環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對液體的上升是靠高速蒸汽氣流對液層的拖帶而形成，稱之為液層的拖帶而形成，稱之為“爬爬膜膜”現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上升現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊離開，管子越高最后與蒸汽一齊離開，管子越高則上升蒸發(fā)時間越長，溶液濃縮則上升蒸發(fā)時間越長，溶液濃縮越大。越大。gA操作控制在和之間操作控制在和之間 g.g.變成帶有液體

8、霧沫的噴霧變成帶有液體霧沫的噴霧環(huán)形流液體的上升是靠高環(huán)形流液體的上升是靠高速蒸汽氣流對液層的拖帶速蒸汽氣流對液層的拖帶而形成，稱之為而形成，稱之為“爬膜爬膜”現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上現(xiàn)象。這時液膜沿管壁上升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不升不斷受熱蒸發(fā)，濃度不斷增大，最后與蒸汽一齊斷增大，最后與蒸汽一齊離開，管子越高則上升蒸離開，管子越高則上升蒸發(fā)時間越長，溶液濃縮越發(fā)時間越長，溶液濃縮越大。大。 如果汽速進一步增如果汽速進一步增加，霧沫夾帶進一步加，霧沫夾帶進一步嚴(yán)重，使液膜上升的嚴(yán)重，使液膜上升的速度趕不上溶液蒸發(fā)速度趕不上溶液蒸發(fā)速度，則加熱管上的速度，則加熱管上的液膜將會出現(xiàn)局部被液膜將會出現(xiàn)局部

9、被干燥、結(jié)疤、結(jié)垢、干燥、結(jié)疤、結(jié)垢、結(jié)焦等現(xiàn)象。可見管結(jié)焦等現(xiàn)象?？梢姽苣な秸舭l(fā)的操作狀況膜式蒸發(fā)的操作狀況最好是形成爬膜到出最好是形成爬膜到出現(xiàn)噴霧流之間現(xiàn)噴霧流之間。 升膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)升膜式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu): : 這種蒸發(fā)器濃縮這種蒸發(fā)器濃縮物料的時間很短，對物料的時間很短，對熱敏性物料質(zhì)量很少熱敏性物料質(zhì)量很少影響，影響， 但不適用于粘度但不適用于粘度較大的和受熱后易產(chǎn)較大的和受熱后易產(chǎn)生積垢的，或濃縮后生積垢的，或濃縮后有結(jié)晶析出的物料。有結(jié)晶析出的物料。 管徑一般在管徑一般在25252828毫米之間，管長與毫米之間，管長與管徑之比一般為管徑之比一般為 100100150150 。(4

10、)升膜式蒸發(fā)器的傳熱系數(shù) 升膜式蒸發(fā)的傳熱系數(shù)是不穩(wěn)定的，升膜式蒸發(fā)的傳熱系數(shù)是不穩(wěn)定的，它是隨操作狀況而變化。一條加熱管中它是隨操作狀況而變化。一條加熱管中出現(xiàn)成膜過程有幾個階段，各階段的傳出現(xiàn)成膜過程有幾個階段，各階段的傳熱系數(shù)各不相同。管子下部浸沒溶液的熱系數(shù)各不相同。管子下部浸沒溶液的一段為加熱段，內(nèi)部液體只靠自然對流一段為加熱段，內(nèi)部液體只靠自然對流循環(huán)，故它的傳熱系數(shù)很低，加熱段的循環(huán)，故它的傳熱系數(shù)很低，加熱段的長度隨進料溫度和溫度差不同而變化。長度隨進料溫度和溫度差不同而變化。物料受熱后，沸騰傳熱系數(shù)也得到很大物料受熱后，沸騰傳熱系數(shù)也得到很大的提高，但傳熱系數(shù)是隨管子高度而變

11、的提高，但傳熱系數(shù)是隨管子高度而變化的?；?。 優(yōu)點：濃縮物料時間短，對熱敏優(yōu)點：濃縮物料時間短，對熱敏性物料影響小性物料影響小。缺點：不適宜粘度大和受熱后易缺點：不適宜粘度大和受熱后易積垢及濃縮后產(chǎn)生結(jié)晶的物料。積垢及濃縮后產(chǎn)生結(jié)晶的物料。（5 5）優(yōu)缺點）優(yōu)缺點2、降膜式蒸發(fā)器特點：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流方向相同，特點：形成的液膜與蒸發(fā)的汽流方向相同，物料自上面進下面出。物料自上面進下面出。n結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 與升膜式不同的關(guān)鍵部件是分配器與升膜式不同的關(guān)鍵部件是分配器設(shè)備動畫設(shè)備動畫55蒸發(fā)器蒸發(fā)器5-055-05降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器. .swfswf(3)(3)分配器類型分配器類型 篩

12、板型、鋸齒型、導(dǎo)流棒型、旋液導(dǎo)篩板型、鋸齒型、導(dǎo)流棒型、旋液導(dǎo)流型流型設(shè)備動畫設(shè)備動畫5蒸發(fā)器蒸發(fā)器5-06降膜式液體分布器降膜式液體分布器.swf齒形溢流口齒形溢流口 在加熱管的上方管口周在加熱管的上方管口周邊切成鋸齒形，以增加液體邊切成鋸齒形，以增加液體的溢流周邊。當(dāng)液面稍高于的溢流周邊。當(dāng)液面稍高于管口時，則可以沿周邊均勻管口時，則可以沿周邊均勻地溢流而下，由于加熱管管地溢流而下，由于加熱管管口高度一致，溢流周邊比較口高度一致，溢流周邊比較大，致使各管子間或管子的大，致使各管子間或管子的各向溢流量比較均勻。當(dāng)液各向溢流量比較均勻。當(dāng)液位稍有差別時，不致引起很位稍有差別時，不致引起很大的溢

13、流差別，但當(dāng)液位差大的溢流差別，但當(dāng)液位差別比較大，液位高度有變化別比較大，液位高度有變化時，深液分布還是不夠均勻時，深液分布還是不夠均勻 導(dǎo)流棒導(dǎo)流棒 在每根加熱管的上端管管在每根加熱管的上端管管口插入一根呈八字形的導(dǎo)流口插入一根呈八字形的導(dǎo)流棒。棒底的寬邊與管壁成一棒。棒底的寬邊與管壁成一定的均勻間距，液體在均勻定的均勻間距，液體在均勻環(huán)形間距中流入加熱管內(nèi)周環(huán)形間距中流入加熱管內(nèi)周邊，形成薄膜。這樣液體流邊，形成薄膜。這樣液體流過的通道不變，液體的流量過的通道不變，液體的流量只受管板上液面高度變化所只受管板上液面高度變化所影響，這樣分布比較均勻，影響，這樣分布比較均勻，但遇有物料帶顆粒時

14、，則會但遇有物料帶顆粒時，則會造成堵塞的影響造成堵塞的影響。 3、旋液導(dǎo)流器、旋液導(dǎo)流器 液體沿管壁液體沿管壁周邊旋轉(zhuǎn)向周邊旋轉(zhuǎn)向下，這樣可下，這樣可以減少管內(nèi)以減少管內(nèi)各向物料的各向物料的不均勻性，不均勻性，同時又可以同時又可以增加液體流增加液體流動速度，減動速度，減速薄加熱表速薄加熱表面的邊界層，面的邊界層，降低熱阻，降低熱阻，提高傳熱系提高傳熱系數(shù)。使液體數(shù)。使液體旋轉(zhuǎn)進入加旋轉(zhuǎn)進入加熱管的方法熱管的方法如下：如下： （1）螺紋導(dǎo)流）螺紋導(dǎo)流管管 在加熱管在加熱管口插入刻有口插入刻有螺旋形溝槽螺旋形溝槽的導(dǎo)流管，的導(dǎo)流管，當(dāng)液體沿著當(dāng)液體沿著溝槽下流時，溝槽下流時，則使液體形則使液體形成

15、一個旋轉(zhuǎn)成一個旋轉(zhuǎn)的運動方向。的運動方向。2）切線進料旋流器）切線進料旋流器 旋流器插放在加熱旋流器插放在加熱管口上方，液體以管口上方，液體以切線方向進入而形切線方向進入而形成旋流，但是設(shè)計成旋流，但是設(shè)計時要注意各切線進時要注意各切線進口的均勻分布，否口的均勻分布，否則會互相影響而則會互相影響而造造成成進料不均勻進料不均勻 它是利用液體的自流作用進行分配的。在它是利用液體的自流作用進行分配的。在管板上方一定距離水平安裝一塊篩孔板，篩孔管板上方一定距離水平安裝一塊篩孔板，篩孔對準(zhǔn)加熱管之間的管板，當(dāng)篩板上面保持一定對準(zhǔn)加熱管之間的管板，當(dāng)篩板上面保持一定液層時，液體從篩孔淋灑到管板上，液體離各

16、液層時，液體從篩孔淋灑到管板上，液體離各加熱管口距離相等，就沿管板均勻流散到各管加熱管口距離相等，就沿管板均勻流散到各管子的邊沿，成薄膜狀沿管壁下流。為了保證液子的邊沿，成薄膜狀沿管壁下流。為了保證液流的分布均勻，可采用二層或三層篩板，多次流的分布均勻，可采用二層或三層篩板，多次分配，這種分配設(shè)備雖然很簡單，但只是作稀分配，這種分配設(shè)備雖然很簡單，但只是作稀薄液體的分配，對粘稠物料難以分配均勻。薄液體的分配，對粘稠物料難以分配均勻。分配篩板分配篩板 3.升膜、降膜式蒸發(fā)器的比較升膜式蒸發(fā)器：成膜方便，不存在液體分配升膜式蒸發(fā)器：成膜方便，不存在液體分配不勻的問題，但是不適合粘度大的液體濃縮不勻

17、的問題，但是不適合粘度大的液體濃縮降膜式蒸發(fā)器：成膜均勻度不如升膜式，適降膜式蒸發(fā)器：成膜均勻度不如升膜式，適合粘度較高的物料濃縮。合粘度較高的物料濃縮。 4.升降膜蒸發(fā)器易達到升膜。易達到升膜。有利于液膜體有利于液膜體 均勻分布。均勻分布。有利于操作。有利于操作。兩個濃縮過程串聯(lián)，可兩個濃縮過程串聯(lián)，可提高產(chǎn)品的濃縮比，減提高產(chǎn)品的濃縮比，減低設(shè)備高度。低設(shè)備高度。 5、刮板式蒸發(fā)器、刮板式蒸發(fā)器n定義定義 是通過旋轉(zhuǎn)的刮板使液料形成液是通過旋轉(zhuǎn)的刮板使液料形成液膜的蒸發(fā)設(shè)備。膜的蒸發(fā)設(shè)備。結(jié)構(gòu)：刮板、蒸發(fā)室、轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)：刮板、蒸發(fā)室、轉(zhuǎn)動軸、軸承、軸封、夾套加熱軸、軸承、軸封、夾套加熱室、物

18、料分配盤室、物料分配盤關(guān)鍵部件：刮板和內(nèi)圓筒關(guān)鍵部件：刮板和內(nèi)圓筒操作液料從進料管以穩(wěn)定的操作液料從進料管以穩(wěn)定的流量進入隨軸旋轉(zhuǎn)的分配盤流量進入隨軸旋轉(zhuǎn)的分配盤中，在離心力的作用下，通中，在離心力的作用下，通過盤壁小孔被拋向器壁，受過盤壁小孔被拋向器壁，受重力作用沿器壁下流，同時重力作用沿器壁下流，同時被旋轉(zhuǎn)的刮板刮成薄膜，薄被旋轉(zhuǎn)的刮板刮成薄膜，薄膜溶液在加熱區(qū)受熱，蒸發(fā)膜溶液在加熱區(qū)受熱，蒸發(fā)濃縮，同時受重力作用下流。濃縮，同時受重力作用下流。 (a)固定刮板式 （b)轉(zhuǎn)子式 1-夾套 2-刮板圖11-11 刮板式蒸發(fā)器加熱蒸汽加熱蒸汽蒸汽完成液(a)料液二次蒸汽冷凝水完成液(b)1冷凝

19、水冷凝水2料液二次蒸汽料液 操作過程n物料進入蒸發(fā)器通過分配盤在離心力的物料進入蒸發(fā)器通過分配盤在離心力的作用下，被甩向器壁，沿壁下降，同時作用下，被甩向器壁，沿壁下降，同時被旋轉(zhuǎn)的刮板刮成薄膜，邊濃縮邊下流，被旋轉(zhuǎn)的刮板刮成薄膜，邊濃縮邊下流，在此過程中被不同的刮板翻動下推，并在此過程中被不同的刮板翻動下推，并不斷地形成新薄膜，直到料液離開蒸發(fā)不斷地形成新薄膜，直到料液離開蒸發(fā)器。二次蒸汽由蒸發(fā)器上面排出。器。二次蒸汽由蒸發(fā)器上面排出。刮板式蒸發(fā)器特點刮板式蒸發(fā)器特點 這種蒸發(fā)器傳熱系數(shù)較高。這種蒸發(fā)器傳熱系數(shù)較高。結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)備加工精度高。結(jié)構(gòu)簡單。設(shè)備加工精度高。圓筒的直徑一般不大。一般

20、選擇在圓筒的直徑一般不大。一般選擇在300300500500毫米為宜。毫米為宜。蒸發(fā)器加熱室的圓筒內(nèi)表面必須經(jīng)過精蒸發(fā)器加熱室的圓筒內(nèi)表面必須經(jīng)過精加工。加工。軸要有足夠的機械強度。軸要有足夠的機械強度。蒸發(fā)器在離心力場的作用下具有很高傳蒸發(fā)器在離心力場的作用下具有很高傳熱系數(shù)熱系數(shù)。 優(yōu) 點 利用旋轉(zhuǎn)的離心盤所產(chǎn)生的離心力利用旋轉(zhuǎn)的離心盤所產(chǎn)生的離心力對溶液的周邊分布作用而形成薄膜。對溶液的周邊分布作用而形成薄膜。傳熱效率很高，蒸發(fā)強度很大，由于傳熱效率很高，蒸發(fā)強度很大，由于離心力的作用，霧沫夾帶現(xiàn)象很少，離心力的作用，霧沫夾帶現(xiàn)象很少，物料加熱時間很短，特別適合熱敏性物料加熱時間很短，特

21、別適合熱敏性物料的蒸發(fā)。物料的蒸發(fā)。主要部件主要部件離心盤離心盤:為梯形碟片，上、下為梯形碟片，上、下片之間形成夾套結(jié)構(gòu)。夾套間片之間形成夾套結(jié)構(gòu)。夾套間有一定間隙，形成加熱蒸發(fā)室有一定間隙，形成加熱蒸發(fā)室6.離心式薄膜蒸發(fā)器操作操作物料從進料管物料從進料管2進入，由各個噴嘴進入，由各個噴嘴5分分別向各碟片組下表面即碟片別向各碟片組下表面即碟片7的外表面的外表面噴出，均勻分布于碟片錐頂?shù)谋砻嬉簢姵?，均勻分布于碟片錐頂?shù)谋砻嬉后w受離心力作用向周邊運動擴散成液體受離心力作用向周邊運動擴散成液膜，受熱蒸發(fā)濃縮，濃縮液到碟片周膜，受熱蒸發(fā)濃縮，濃縮液到碟片周邊就沿套環(huán)的垂直通道邊就沿套環(huán)的垂直通道15

22、升到環(huán)形液升到環(huán)形液槽槽4，由吸料管，由吸料管17抽出到濃縮液貯罐。抽出到濃縮液貯罐。從碟片表面蒸發(fā)出的二次蒸汽通過碟從碟片表面蒸發(fā)出的二次蒸汽通過碟片中部大孔上升匯集進入冷凝器。加片中部大孔上升匯集進入冷凝器。加熱蒸汽由旋轉(zhuǎn)的軸熱蒸汽由旋轉(zhuǎn)的軸14通入，并由小通通入，并由小通道進入碟片組間隙加熱室，冷凝水受道進入碟片組間隙加熱室，冷凝水受離心作用迅速離開冷凝表面，從小通離心作用迅速離開冷凝表面，從小通道道 出落到轉(zhuǎn)鼓的取低位置，從固定的出落到轉(zhuǎn)鼓的取低位置，從固定的中心管中心管13排出。排出。原理原理: :利用旋轉(zhuǎn)的離心盤所產(chǎn)生的離心利用旋轉(zhuǎn)的離心盤所產(chǎn)生的離心力對溶液的周邊分布作用而形成薄

23、膜。力對溶液的周邊分布作用而形成薄膜。特點特點: :傳熱效率很高，蒸發(fā)強度很大，傳熱效率很高，蒸發(fā)強度很大，由于離心力的作用，霧沫夾帶現(xiàn)象很由于離心力的作用，霧沫夾帶現(xiàn)象很少，物料加熱時間很短，特別適合熱少，物料加熱時間很短，特別適合熱敏性物料的蒸發(fā)。敏性物料的蒸發(fā)。 （四）（四）蒸發(fā)器的附屬設(shè)備蒸發(fā)器的附屬設(shè)備 1 1、汽液分離器（捕沫器）、汽液分離器（捕沫器）使蒸汽的流動方向突變，從而分離了霧沫（1 1）裝于蒸發(fā)器頂蓋下面的分離器裝于蒸發(fā)器頂蓋下面的分離器 (a)折流板式（b）球形捕沫器（c）絲網(wǎng)捕沫器（d）離心式分離器圖11-13 汽液分離器（c）是用細金絲，塑料絲等編成網(wǎng)帶，分離效果好

24、，壓強降較小，可以分離直徑小于10m的液滴。（d）是蒸汽在分離器中作圓周運動，因離心作用將氣流中液滴分離（2 2）裝于蒸發(fā)器外面的分離器裝于蒸發(fā)器外面的分離器 (a)(c)(b)(d)圖11-14 汽液分離器（a）是隔板式，（b）（c）（d）是旋風(fēng)分離器，其分離效果較好。（二）冷凝與不凝氣體的排除裝置（二）冷凝與不凝氣體的排除裝置n在蒸發(fā)操作過程中，二在蒸發(fā)操作過程中，二次蒸汽若是有用物料，次蒸汽若是有用物料，應(yīng)采用間接式冷凝器回應(yīng)采用間接式冷凝器回收；二次蒸汽不被利用收；二次蒸汽不被利用時，必須冷凝成水方可時，必須冷凝成水方可排除，同時排除不凝性排除，同時排除不凝性氣體。對于水蒸氣的冷氣體。

25、對于水蒸氣的冷凝，可采用汽、水直接凝，可采用汽、水直接接觸的混合式冷凝器。接觸的混合式冷凝器。四、蒸發(fā)器的選型選型時應(yīng)考濾以下因素。選型時應(yīng)考濾以下因素。1溶液的粘度溶液的粘度蒸發(fā)過程中溶液粘度變化的范圍，是選型首要考慮的因素蒸發(fā)過程中溶液粘度變化的范圍，是選型首要考慮的因素2溶液的熱穩(wěn)定性溶液的熱穩(wěn)定性長時間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)時，應(yīng)采長時間受熱易分解、易聚合以及易結(jié)垢的溶液蒸發(fā)時，應(yīng)采用滯料量少、停留時間短的蒸發(fā)器。用滯料量少、停留時間短的蒸發(fā)器。3有晶體析出的溶液有晶體析出的溶液對蒸發(fā)時有晶體析出的溶液應(yīng)采用外加熱式蒸發(fā)器或強制循對蒸發(fā)時有晶體析出的溶液應(yīng)采用外加熱式蒸

26、發(fā)器或強制循環(huán)蒸發(fā)器。環(huán)蒸發(fā)器。4易發(fā)泡的溶液易發(fā)泡的溶液易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用外加熱式蒸發(fā)器、強制且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用外加熱式蒸發(fā)器、強制循環(huán)蒸發(fā)器或升膜式蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐循環(huán)蒸發(fā)器或升膜式蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐蒸發(fā)器設(shè)計大一些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。蒸發(fā)器設(shè)計大一些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。5有腐蝕性的溶液有腐蝕性的溶液蒸發(fā)腐蝕

27、性溶液時，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁蒸發(fā)腐蝕性溶液時，加熱管應(yīng)采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接觸式襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用直接接觸式蒸發(fā)器。蒸發(fā)器。6易結(jié)垢的溶液易結(jié)垢的溶液無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長久使用后，傳熱面上總會有無論蒸發(fā)何種溶液，蒸發(fā)器長久使用后，傳熱面上總會有污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此對易結(jié)垢的溶液，應(yīng)污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此對易結(jié)垢的溶液，應(yīng)考慮選擇便于清洗和溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)器。考慮選擇便于清洗和溶液循環(huán)速度大的蒸發(fā)器。7溶液的處理量溶液的處理量溶液的處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。要求傳熱面積大于溶液的

28、處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。要求傳熱面積大于10m2時，不宜選用刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器，要求傳熱面在時，不宜選用刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器，要求傳熱面在20 m2以上時，宜采用多效蒸發(fā)操作。以上時，宜采用多效蒸發(fā)操作。 1 1、蒸發(fā)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)、蒸發(fā)系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)（1 1）多效蒸發(fā)）多效蒸發(fā)（2 2）二次蒸汽再壓縮（熱泵蒸發(fā)）二次蒸汽再壓縮（熱泵蒸發(fā)） 熱泵的形式：熱泵的形式：機械式熱泵：消耗電能將低壓蒸汽壓縮為較高壓力蒸汽。機械式熱泵：消耗電能將低壓蒸汽壓縮為較高壓力蒸汽。蒸汽噴射泵：利用高壓蒸汽壓縮低壓蒸汽，得到較高壓力的蒸汽噴射泵：利用高壓蒸汽壓縮低壓蒸汽，得到較高壓力的混合蒸汽混合蒸汽（3 3）

29、額外蒸汽）額外蒸汽 （4 4）冷凝水顯熱的利用）冷凝水顯熱的利用 2 2、蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用、蒸發(fā)技術(shù)的應(yīng)用五、蒸發(fā)的應(yīng)用與節(jié)能 第二節(jié)第二節(jié) 結(jié)晶設(shè)備結(jié)晶設(shè)備一、結(jié)晶理論結(jié)晶的基本概念結(jié)晶的基本概念結(jié)晶原理結(jié)晶原理 利用溶質(zhì)之間溶解度的差異來利用溶質(zhì)之間溶解度的差異來進行分離純化進行分離純化 過飽和溶液的臨界晶體半徑過飽和溶液的臨界晶體半徑 過飽和溶液呈相平衡時的微小晶體半徑過飽和溶液呈相平衡時的微小晶體半徑Rn RRn 的晶體的晶體CCn，自動溶解，自動溶解 R Rn 的晶體的晶體CCn，自動生長，自動生長結(jié)晶曲線飽和曲線飽和曲線 溶質(zhì)在特定溶劑中溶解度與溫度溶質(zhì)在特定溶劑中溶解度與溫度的關(guān)系

30、曲線的關(guān)系曲線 過飽和曲線過飽和曲線 溶液過飽度與結(jié)晶的關(guān)系曲線溶液過飽度與結(jié)晶的關(guān)系曲線 飽和曲線與過飽和曲線圖 濃度濃度 蒸發(fā)蒸發(fā) 過飽和曲線過飽和曲線 不穩(wěn)區(qū)不穩(wěn)區(qū) 飽和曲線飽和曲線 冷卻冷卻 介穩(wěn)區(qū)介穩(wěn)區(qū) E 穩(wěn)定區(qū)穩(wěn)定區(qū) 溫度溫度 在穩(wěn)定區(qū)在穩(wěn)定區(qū)：溶解速度：溶解速度 結(jié)晶速度。不會發(fā)生結(jié)結(jié)晶速度。不會發(fā)生結(jié)晶；晶；在介穩(wěn)區(qū)在介穩(wěn)區(qū)：溶解速度：溶解速度 =結(jié)晶速度。結(jié)晶不能自結(jié)晶速度。結(jié)晶不能自動進行，但如果在介穩(wěn)動進行，但如果在介穩(wěn)溶液中加入晶種，能誘溶液中加入晶種，能誘導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生，晶體能生導(dǎo)結(jié)晶產(chǎn)生，晶體能生長。長。在不穩(wěn)區(qū)：在不穩(wěn)區(qū)：溶解速度溶解速度 結(jié)晶速度。結(jié)晶能自動結(jié)晶速

31、度。結(jié)晶能自動進行，是自發(fā)形成晶核進行，是自發(fā)形成晶核區(qū)域。區(qū)域。晶核形成與長大晶核形成與長大晶核形成晶核形成 溶液中各質(zhì)點間的吸引力溶液中各質(zhì)點間的吸引力溶質(zhì)與溶質(zhì)溶質(zhì)與溶質(zhì) 溶質(zhì)與溶劑溶質(zhì)與溶劑 溶劑與溶劑溶劑與溶劑 晶線晶線晶面晶面晶核晶核 晶核長大速度晶核長大速度擴散傳質(zhì)過程：待結(jié)晶的溶質(zhì)只能借擴散穿過境界擴散傳質(zhì)過程：待結(jié)晶的溶質(zhì)只能借擴散穿過境界膜，才能到達晶核表面。膜，才能到達晶核表面。 晶核晶核境界膜境界膜 質(zhì)點質(zhì)點 境界膜境界膜 處于晶核附近的不穩(wěn)定高能質(zhì)點，受到晶體質(zhì)點的引力，處于晶核附近的不穩(wěn)定高能質(zhì)點，受到晶體質(zhì)點的引力，放出能量，排列到晶核上以后，晶體周圍的溶液就是一

32、些溶質(zhì)放出能量，排列到晶核上以后，晶體周圍的溶液就是一些溶質(zhì)質(zhì)點比較穩(wěn)定的溶液，這些溶液好象一層膜一樣包圍著晶核，質(zhì)點比較穩(wěn)定的溶液，這些溶液好象一層膜一樣包圍著晶核，通常稱這層膜為境界膜。通常稱這層膜為境界膜。 晶核晶核境界膜境界膜溶質(zhì)質(zhì)點溶質(zhì)質(zhì)點表面反應(yīng)過程表面反應(yīng)過程 到達晶核表面的溶質(zhì)在適當(dāng)?shù)木Ц裎恢瞄L到達晶核表面的溶質(zhì)在適當(dāng)?shù)木Ц裎恢瞄L入晶面，使晶核增大，同時放出結(jié)晶熱入晶面，使晶核增大，同時放出結(jié)晶熱。晶核長大速度晶核長大速度 d/dt Td/dt Trr過飽和溶液的濃度差過飽和溶液的濃度差 T結(jié)晶時的溫度結(jié)晶時的溫度溶液粘度溶液粘度 r境界膜厚度有關(guān)境界膜厚度有關(guān)生長速度關(guān)系式d

33、/dt Trd/dt Tr 增加，增加，d/dtd/dt增加增加 r r增加，增加，d/dtd/dt增加增加 T T升高，升高，下降，下降，d/dtd/dt增加增加 過飽和溶液的濃度差、結(jié)晶時的溫度T、溶液粘度、境界膜厚度有關(guān)r 二、起晶方法二、起晶方法自然起晶自然起晶 把溶液蒸發(fā)把溶液蒸發(fā)濃縮至過飽濃縮至過飽和區(qū)（不穩(wěn)和區(qū)（不穩(wěn)定區(qū)），則定區(qū)），則有大量晶核有大量晶核自然形成。自然形成。但晶核數(shù)量但晶核數(shù)量難以控制，難以控制，晶粒小。晶粒小。 刺激起晶刺激起晶n把溶液蒸發(fā)至接近過飽和把溶液蒸發(fā)至接近過飽和線后把溶液放出，使溶液線后把溶液放出，使溶液突然冷卻，進入過飽和區(qū)突然冷卻，進入過飽和區(qū)

34、形成大量晶核。形成大量晶核。n當(dāng)晶核達到一定數(shù)量后，當(dāng)晶核達到一定數(shù)量后，回升溫度，使溶液進入介回升溫度，使溶液進入介穩(wěn)區(qū)，停止晶核產(chǎn)生，然穩(wěn)區(qū)，停止晶核產(chǎn)生，然后再慢慢冷卻，同時攪拌，后再慢慢冷卻，同時攪拌，使晶核長大。使晶核長大。 晶種起晶晶種起晶n將溶液濃縮到介穩(wěn)定區(qū)將溶液濃縮到介穩(wěn)定區(qū)的飽和濃度后，加入一的飽和濃度后，加入一定大小和數(shù)量的晶種，定大小和數(shù)量的晶種，同時均勻攪拌，使晶體同時均勻攪拌，使晶體長大。長大。n優(yōu)點：控制方便，產(chǎn)品優(yōu)點：控制方便，產(chǎn)品晶體大小均勻。晶體大小均勻。 結(jié)晶設(shè)備類型蒸發(fā)濃縮結(jié)晶設(shè)備蒸發(fā)濃縮結(jié)晶設(shè)備冷卻結(jié)晶設(shè)備冷卻結(jié)晶設(shè)備等電點結(jié)晶設(shè)備等電點結(jié)晶設(shè)備 設(shè)備條件攪拌速度：根據(jù)不同產(chǎn)品結(jié)晶攪拌速度：根據(jù)不同產(chǎn)品結(jié)晶性狀而定性狀而定 防堵塞：用流線型直通閥門防堵塞：用流線型直通閥門防斷軸：安裝保險防斷軸：安裝保險保溫層：保溫保溫層：保溫n設(shè)備動畫結(jié)晶外循環(huán)式冷卻結(jié)晶器.swf在結(jié)晶罐中冷卻速度可以控制的比較緩慢。因為是間歇操作，結(jié)晶時間可以任意調(diào)節(jié)