化工原理第七章蒸發(fā)

1、目錄目錄 第七章第七章 蒸蒸 發(fā)發(fā) 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、什么是蒸發(fā)二、蒸發(fā)的目的三、蒸發(fā)的基本流程四、蒸發(fā)的特點第二節(jié) 單效蒸發(fā)一、物料衡算二、能量衡算三、加熱面積的計算四、傳熱溫差損失目錄目錄第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 一、多效蒸發(fā)及其流程 二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較 三、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制原因第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施第五節(jié)第五節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備 一、循環(huán)型 二、單程型目錄目錄第六節(jié)第六節(jié) 強(qiáng)化傳熱的方法強(qiáng)化傳熱的方法第七章小結(jié)第七章小結(jié) 第三版第第三版第1818次印刷的教材更正次印刷的教材更正第七章第七章 蒸發(fā)蒸發(fā)第一節(jié)第一

2、節(jié)概述概述一、什么是蒸發(fā)一、什么是蒸發(fā)? ?二、蒸發(fā)的目的二、蒸發(fā)的目的溶劑溶劑S溶質(zhì)溶質(zhì)A（不揮發(fā)）不揮發(fā)）溶劑溶劑S加熱加熱（1 1）獲得濃縮的溶液）獲得濃縮的溶液（2 2）獲得固體溶質(zhì)）獲得固體溶質(zhì)（3 3）除去雜質(zhì)）除去雜質(zhì) 將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液加將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液加熱，使其中部分溶劑汽化、除去的單熱，使其中部分溶劑汽化、除去的單元操作，稱為。元操作，稱為。溶液溶液第一節(jié)第一節(jié)概述概述三、蒸發(fā)的基本流程三、蒸發(fā)的基本流程 冷卻水 料液 加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)流程 除沫器除沫器二次蒸汽二次蒸汽蒸發(fā)室蒸發(fā)室加熱室加熱室不凝性氣體不凝性氣體（生蒸汽）（生蒸汽）冷

3、凝器冷凝器蒸發(fā)器蒸發(fā)器(加熱室加熱室，蒸發(fā)室蒸發(fā)室)除沫器除沫器冷凝器冷凝器真空裝置真空裝置(間壁式換熱器間壁式換熱器)思考思考2 2：如圖為真空式操作設(shè)如圖為真空式操作設(shè)備，為什么圖中冷凝器的放備，為什么圖中冷凝器的放置高度要很高？置高度要很高？思考思考1 1：生蒸汽與二次蒸生蒸汽與二次蒸汽何者溫度高？汽何者溫度高？第一節(jié)第一節(jié)概述概述按冷凝器壓力分按冷凝器壓力分按二次蒸汽是否用作生蒸汽按二次蒸汽是否用作生蒸汽單效蒸發(fā)：如上圖單效蒸發(fā)：如上圖多效蒸發(fā)：多效蒸發(fā)：真空真空常壓常壓加壓加壓第一節(jié)第一節(jié)概述概述四、蒸發(fā)的特點四、蒸發(fā)的特點v 能耗大能耗大-要將含有不揮發(fā)物質(zhì)的要將含有不揮發(fā)物質(zhì)的溶

4、液加熱到沸點；溶液加熱到沸點；v 沸點升高沸點升高-要比純?nèi)軇┓悬c高；要比純?nèi)軇┓悬c高；v 傳熱溫差逐漸減小傳熱溫差逐漸減小-從料液進(jìn)口從料液進(jìn)口到出口濃度到出口濃度，沸點，沸點）v 傳熱條件有逐漸惡化的趨勢傳熱條件有逐漸惡化的趨勢-溶溶液易結(jié)晶、易結(jié)垢、粘度逐漸變液易結(jié)晶、易結(jié)垢、粘度逐漸變大而使傳熱條件惡化。大而使傳熱條件惡化。 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器除沫器除沫器二次蒸汽二次蒸汽蒸發(fā)室蒸發(fā)室加熱室加熱室（生蒸汽）（生蒸汽）不凝性氣體不凝性氣體冷凝器冷凝器傳熱、傳質(zhì)共存，傳熱是為了傳質(zhì)。傳熱、傳質(zhì)共存，傳熱是為了傳質(zhì)。不同與一般相變傳熱之處：不同與一般相變傳熱之

5、處：第二節(jié)第二節(jié)單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)已知：已知：F、x0、t0、x計算內(nèi)容：計算內(nèi)容： 完成液量完成液量L、 二次蒸汽量二次蒸汽量W、加熱蒸汽量加熱蒸汽量D、 加熱面積加熱面積A一、物料衡算一、物料衡算 二次蒸汽 W，T 料液 蒸發(fā)室 F,x0,t0 加熱室 完成液 L，x, t 0FxLxWLF xxFW01DADxxFL0 二、能量衡算二、能量衡算 二次蒸汽 W，T ，H 料液 蒸發(fā)室F, t0, h0,c0 D, Ts ,Hs 加熱室 完成液 L，t，h, c D, Ts ,hs lssQDhhWFWHFhDH 0 sslhHQhHWhhFD 0已知：已知：F、x0、t0、x計算內(nèi)容：計算內(nèi)

6、容： 完成液量完成液量L、 二次蒸汽量二次蒸汽量W、加熱蒸汽量加熱蒸汽量D、 加熱面積加熱面積A 式中，式中，F(xiàn)已知，已知，W可由物料可由物料衡算得到，而衡算得到，而H、Hs、hs均為均為溫度的函數(shù)，易查取。但溶液溫度的函數(shù)，易查取。但溶液的焓的焓h、h0不易直接得到。不易直接得到。 txfh, 二次蒸汽 W，T ，H 料液 蒸發(fā)室F, t0, h0,c0 D, Ts ,Hs 加熱室 完成液 L，t，h, c D, Ts ,hsb. 無明顯濃縮熱的體系無明顯濃縮熱的體系000tchcth h需查焓濃圖需查焓濃圖 ，如圖，如圖7-3。a. 有明顯濃縮熱的體系有明顯濃縮熱的體系稀釋熱稀釋熱 二次蒸

7、汽 W，T ，H 料液 蒸發(fā)室F, t0, h0,c0 D, Ts ,Hs 加熱室 完成液 L，t，h, c D, Ts ,hs sslhHQhHWhhFD 0假定：假定： Hs-hs =R（加熱蒸汽汽化熱）；加熱蒸汽汽化熱）； h h0（沸點進(jìn)料）（沸點進(jìn)料） H-h r（二次蒸汽汽化熱）；二次蒸汽汽化熱）；Ql 0-汽化汽化1kg水所消耗的生蒸汽量水所消耗的生蒸汽量RWrD RrWD D/W 1實際上：實際上：D/W=1.11kg1kg的生蒸汽換的生蒸汽換1kg1kg二次二次蒸汽，可見能耗之大！蒸汽，可見能耗之大！三、加熱面積的計算三、加熱面積的計算mtKAQ lQDRQ 冷卻水 料液加熱

8、蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器K值約為值約為6006000W/m2KtTtsm Pt 取決于：取決于： 操作壓力操作壓力P、溶液濃度、蒸發(fā)室內(nèi)液、溶液濃度、蒸發(fā)室內(nèi)液層深度，因此，層深度，因此，t T。tTRTDs, P TTs =t -T-傳熱溫差損失傳熱溫差損失已知：已知：F、x0、t0、x計算內(nèi)容：計算內(nèi)容：完成液量完成液量L、 二次蒸汽量二次蒸汽量W、加熱蒸汽量加熱蒸汽量D、 加熱面積加熱面積A 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器 PtTRTDs, P 引起傳熱溫差損失的原因：引起傳熱溫差損失的原因： =t -T-傳熱溫度差損失傳熱溫度差損失 P （1）由二次蒸

9、汽的阻力損失引起的，記作）由二次蒸汽的阻力損失引起的，記作。 此項影響很小，通常忽略不計或取此項影響很小，通常忽略不計或取 =1四、傳熱溫差損失四、傳熱溫差損失 （2）由蒸發(fā)器內(nèi)液層深度引起的，記作）由蒸發(fā)器內(nèi)液層深度引起的，記作。 與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)，有些設(shè)備液柱可高達(dá)與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)，有些設(shè)備液柱可高達(dá)36m，有些設(shè)備中此項損失可不計。有些設(shè)備中此項損失可不計。壓力壓力P 水的沸點水的沸點t1gLPP 2 twt1壓力壓力P 水的沸點水的沸點tw 計算如下：計算如下： 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器 PtTRTDs, P （3 3） 溶液沸點升高（與同壓力下純?nèi)軇┫啾龋?，?/p>

10、作溶液沸點升高（與同壓力下純?nèi)軇┫啾龋涀?-杜林規(guī)則杜林規(guī)則 = + + -傳熱溫度差損失傳熱溫度差損失 P 四、傳熱溫差損失四、傳熱溫差損失 壓力壓力P 水的沸點水的沸點tw由杜林線或杜林規(guī)則查得某由杜林線或杜林規(guī)則查得某一濃度下的溶液沸點一濃度下的溶液沸點t。 ttw 某液體（或溶液）在兩種壓力下的某液體（或溶液）在兩種壓力下的沸點之差與某標(biāo)準(zhǔn)液體（如水）在沸點之差與某標(biāo)準(zhǔn)液體（如水）在該壓力下的沸點之差的比值近似為該壓力下的沸點之差的比值近似為常數(shù)。如圖。常數(shù)。如圖。計算如下：計算如下：水水20204040水的沸點水的沸點溶溶液液的的沸沸點點四、傳熱溫差損失四、傳熱溫差損失 冷卻水

11、料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器 PtTRTDs, P P （1）?。┤?（2）?。┤ P 【例例1】濃縮濃縮KOH水溶液，完成液濃度為水溶液，完成液濃度為60g KOH /100g水，水，P21.07kPa，液面高度，液面高度L=1m，溶液密，溶液密度度1600kg/m3。PagLPP331092.2881. 91600211007.212 （3）由）由P21.07kPa查得水的沸點為查得水的沸點為T=61.2 由由P =28.92查得水的沸點為查得水的沸點為tw=68.2 68.261.2=7 【解解】四、傳熱溫差損失四、傳熱溫差損失 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液

12、 單效蒸發(fā)器 PtTRTDs, P P （4）由）由P =28.92查得的水的沸點查得的水的沸點68.2 ，查，查KOH水溶液的杜林線（圖水溶液的杜林線（圖7-5）得）得 t=87.7 87.768.2=19.5 = + + =19.5+7+1=27.5 !錯誤的解法：錯誤的解法： 由由P21.07kPa查得的水的沸點查得的水的沸點T=61.2 ，查，查KOH水溶液的杜林水溶液的杜林線（圖線（圖7-5）得）得 t=80 8061.2=18.8 教材更正：教材更正： P223例例7-6，t求解錯誤。求解錯誤。 單效蒸發(fā)舉例單效蒸發(fā)舉例【例例1】將將7%（質(zhì)量分率，下同）的某種水溶液在常壓單（質(zhì)量

13、分率，下同）的某種水溶液在常壓單效蒸發(fā)器中濃縮到效蒸發(fā)器中濃縮到24%。原料液的溫度為。原料液的溫度為20。估計出溶液。估計出溶液沸點升高引起的溫度差損失為沸點升高引起的溫度差損失為3.5，因靜壓強(qiáng)引起的溫度，因靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失為差損失為3，因二次蒸汽流動阻力引起的溫度差損失為，因二次蒸汽流動阻力引起的溫度差損失為1。加熱蒸汽溫度為。加熱蒸汽溫度為132.9，蒸發(fā)器的傳熱面積為，蒸發(fā)器的傳熱面積為43m2。試。試求原料液量。求原料液量。 已知已知蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1100 W/(m2K)，熱損失，熱損失為蒸發(fā)器傳熱量的為蒸發(fā)器傳熱量的5%，132.9下水蒸汽焓下水蒸

14、汽焓2728.12kJ/kg，100下下水水蒸汽焓為蒸汽焓為2677.2kJ/kg。溶液的比熱。溶液的比熱cp4.187(1-x) kJ/(kgK)?！窘饨狻縳0=0.07， x=0.24， t0=20，=3.5， =3， =1， T=100，Ts=132.9，A=43m2，K=1100W/m2K，Ql=5%Q，Hs=2728.12kJ/kg， H=2277.2kJ/kg，cp=4.187(1-x) kJ/kgK 0FxLxWLFmtKA lssQDhLhWHFhDH 0物物能能lQDRQ tTtsm Tt000tchcth lQctWFWHtFcDR 00 ctWFWHtFctKAm 00

15、ctWFWHtFcTTKAs 00 24. 007. 0110FxxFW 135 . 310024. 01187. 42 .22772007. 01187. 4135 . 31009 .132431 . 1 WFWF-（1）-（2）解方程（解方程（1）、（）、（2）得：）得：skgFskgW/735. 0/52. 0 作業(yè)：作業(yè)：第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)一、多效蒸發(fā)及其流程一、多效蒸發(fā)及其流程 多效蒸發(fā)是將多個蒸發(fā)器（如圖多效蒸發(fā)是將多個蒸發(fā)器（如圖所示為三個）連接起來的系統(tǒng)：所示為三個）連接起來的系統(tǒng)： 冷卻水 冷凝水 水 多效蒸發(fā) P二次蒸汽二次蒸汽生生蒸蒸汽汽1T 1232T3T后

16、一效的操作壓力和溶液沸點均后一效的操作壓力和溶液沸點均較前一效低；較前一效低；在第一效加入新鮮的加熱蒸汽，在第一效加入新鮮的加熱蒸汽，所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽。因此多效蒸發(fā)明顯地減少熱蒸汽。因此多效蒸發(fā)明顯地減少了加熱蒸汽的消耗量；了加熱蒸汽的消耗量；最末效往往是在真空下操作的；最末效往往是在真空下操作的；只有末效的二次蒸汽才用冷卻介只有末效的二次蒸汽才用冷卻介質(zhì)冷凝。因此多效蒸發(fā)明顯地減少質(zhì)冷凝。因此多效蒸發(fā)明顯地減少了冷卻水的消耗量。了冷卻水的消耗量。321321TTTPPP 冷卻水 冷凝水 水 多效蒸發(fā) 料液料液第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 平

17、平流流流流程程錯錯流流流流程程逆逆流流流流程程并并流流流流程程向向分分為為按按料料液液與與二二次次蒸蒸汽汽的的走走并流流程：并流流程：優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點： 料液可自動流入下一效，料液可自動流入下一效，無需泵輸送；無需泵輸送； 溶液會發(fā)生閃蒸而產(chǎn)生更溶液會發(fā)生閃蒸而產(chǎn)生更多的蒸汽；多的蒸汽； 傳熱推動力依次減小傳熱推動力依次減??； K依次減??；依次減??；P二次蒸汽二次蒸汽生生蒸蒸汽汽1T 1232T3T完成液完成液并流流程適宜處理在高濃度下為熱敏性的溶液。并流流程適宜處理在高濃度下為熱敏性的溶液。適用場合：適用場合：第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)逆流流程：逆流流程： 料液需用泵送入下一效；料液需

18、用泵送入下一效； 傳熱推動力較為均勻傳熱推動力較為均勻；易于處理黏度隨溫度和濃易于處理黏度隨溫度和濃度變化較大的溶液，而不度變化較大的溶液，而不宜處理熱敏性溶液。宜處理熱敏性溶液。適用場合：適用場合：優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點： 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水 完成液 逆流多效蒸發(fā)器 P1T 1232T3T第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)錯流流程：錯流流程：適用場合：適用場合：優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點： 料液 冷卻水 加熱 蒸汽 冷凝水 水 完成液 錯流多效蒸發(fā)器（231） P1T 1232T3T 兼有并、逆流的優(yōu)點兼有并、逆流的優(yōu)點而避其而避其缺點缺點；操作復(fù)雜，操作復(fù)雜，要有完善的自控要有完善的自控

19、儀表才能實現(xiàn)其穩(wěn)定操作。儀表才能實現(xiàn)其穩(wěn)定操作。我國目前主要用于造紙工我國目前主要用于造紙工業(yè)的堿回收系統(tǒng)。業(yè)的堿回收系統(tǒng)。第三節(jié)第三節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)平流流程：平流流程：適用場合：適用場合：優(yōu)、缺點：優(yōu)、缺點： 各效獨(dú)立進(jìn)料，傳熱各效獨(dú)立進(jìn)料，傳熱狀況均較好；狀況均較好；物料停留時間較短物料停留時間較短適用于飽和溶液的蒸發(fā)。適用于飽和溶液的蒸發(fā)。 料液 冷卻水 加熱 蒸汽 冷凝水 水 完成液 完成液 完成液 平流多效蒸發(fā)器 P1T 1232T3T二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較生產(chǎn)能力：生產(chǎn)能力：單位單位時間的傳熱量或時間的傳熱量或蒸發(fā)的水分量，蒸發(fā)的水

20、分量，用用Q或或 W表示。表示。生產(chǎn)強(qiáng)度：生產(chǎn)強(qiáng)度：單位時單位時間、單位面積的傳間、單位面積的傳熱量或蒸發(fā)的水分熱量或蒸發(fā)的水分量，用量，用q或或 W/A表表示。示。 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)單位生蒸汽消耗量單位生蒸汽消耗量D/W、單位冷卻水消耗量均單位冷卻水消耗量均比比單效蒸發(fā)小，單效蒸發(fā)小，故故操作費(fèi)比單效蒸發(fā)的?。徊僮髻M(fèi)比單效蒸發(fā)的??； 多效蒸發(fā)生產(chǎn)能力比單效蒸發(fā)小多效蒸發(fā)生產(chǎn)能力比單效蒸發(fā)小， 生產(chǎn)強(qiáng)度比單效蒸發(fā)小，生產(chǎn)強(qiáng)度比單效蒸發(fā)小， 故故設(shè)備費(fèi)比單效蒸發(fā)的大。設(shè)備費(fèi)比單效蒸發(fā)的大。下面證明上述結(jié)論的正確性。下面證明上述結(jié)論的正確性。二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)

21、的經(jīng)濟(jì)性比較 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)單位生蒸汽消耗量單位生蒸汽消耗量D/W、單位冷卻水消耗量均單位冷卻水消耗量均比比單效蒸發(fā)小，單效蒸發(fā)小，故故操作費(fèi)比單效蒸發(fā)的??；操作費(fèi)比單效蒸發(fā)的小； 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水完成液 逆流多效蒸發(fā)器DW D W D W D 1 WD單單效效時時假設(shè)屬理想情況，每一效假設(shè)屬理想情況，每一效D/W=1證明：證明：DWWD2,21 二二效效時時DWWD3,31 三三效效時時可見，效數(shù)越多，可見，效數(shù)越多，D/W值越小。值越小。二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水完成液 逆流多效蒸發(fā)器DW

22、 D W D W D 單位冷卻水消耗量：單位冷卻水消耗量：1 Wmw單單效效時時21 Wmw二二效效時時31 Wmw三三效效時時可見，效數(shù)越多，單位可見，效數(shù)越多，單位冷卻水消耗量越小。冷卻水消耗量越小。 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水完成液 逆流多效蒸發(fā)器DW W W D D D 多多效效時時操操作作費(fèi)費(fèi)少少注意：注意： 操作費(fèi)減小的幅度并不與效操作費(fèi)減小的幅度并不與效數(shù)成正比，效數(shù)越多，操作費(fèi)數(shù)成正比，效數(shù)越多，操作費(fèi)減小的幅度成下降趨勢。減小的幅度成下降趨勢。 D/W 實際值實際值單位冷卻水單位冷卻水消耗量消耗量*mw/W單效單效1.113.5二效二效0.576.75三效三效0.4

23、4.5四效四效0.33.38五效五效0.272.7* * 按冷卻水允許溫升按冷卻水允許溫升4040計算計算mtKAQ 單效：單效：333222111333mmmtAKQtAKQtAKQ 三三效效：tTtsm TTs TTKAQs 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器 PAtTDD 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水完成液 逆流多效蒸發(fā)器1T2TTPtA/3A/3A/3 KKKK 321假假設(shè)設(shè) 3213213mmmtttAKQQQQ 321322211133 TTAKTTTTTTAKQss 多效蒸發(fā)生產(chǎn)能力比單效蒸發(fā)小多效蒸發(fā)生產(chǎn)能力比單效蒸發(fā)小， 生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度比單效蒸發(fā)

24、小，比單效蒸發(fā)小， 故故設(shè)備費(fèi)比單效蒸發(fā)的大。設(shè)備費(fèi)比單效蒸發(fā)的大。證明：證明：二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較二、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性比較QQ 321 故相同生產(chǎn)能力下，故相同生產(chǎn)能力下，A A。因此，多效蒸發(fā)的設(shè)備費(fèi)大。因此，多效蒸發(fā)的設(shè)備費(fèi)大。而且，而且，效數(shù)越多，設(shè)備費(fèi)增大效數(shù)越多，設(shè)備費(fèi)增大的幅度越大。的幅度越大。因為因為AQqAQq 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器 PAtTDD 冷卻水 料液 加熱 蒸汽 冷凝水 水完成液 逆流多效蒸發(fā)器1T2TTPtA/3A/3A/3三、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制原因三、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制原因 總費(fèi)用總費(fèi)用 設(shè)備費(fèi)設(shè)備費(fèi) 操作

25、費(fèi)操作費(fèi) 效數(shù)效數(shù) u由于經(jīng)濟(jì)性的限制，效數(shù)由于經(jīng)濟(jì)性的限制，效數(shù)不可過多，一般在不可過多，一般在6 6效以下，效以下，常用的為常用的為2 23 3效。效。u此外，由于傳熱溫差的限制，此外，由于傳熱溫差的限制，效數(shù)不可過多。效數(shù)不可過多。 第一效的加熱蒸汽壓力和末第一效的加熱蒸汽壓力和末效的真空度都有一定限制，所以效的真空度都有一定限制，所以，流程的總傳熱溫差是一定的。，流程的總傳熱溫差是一定的。效數(shù)越多，在各效中分配的有效效數(shù)越多，在各效中分配的有效傳熱溫差就越小。若有效傳熱溫傳熱溫差就越小。若有效傳熱溫差過小，就不能維持正常操作。差過小，就不能維持正常操作。返回目錄返回目錄第四節(jié)第四節(jié) 提

26、高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施v采用多效采用多效v額外蒸汽的引出額外蒸汽的引出v采用熱泵蒸發(fā)流程采用熱泵蒸發(fā)流程v冷凝水的自蒸發(fā)冷凝水的自蒸發(fā)第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施v采用多效采用多效 D/W 實際值實際值單效單效1.1二效二效0.57三效三效0.4四效四效0.3五效五效0.27第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施v額外蒸汽的引出額外蒸汽的引出-1kg生蒸汽可換取生蒸汽可換取2kg的額外蒸汽的額外蒸汽(理理想情況想情況) E1 E2 W1 W2 W3 冷卻水料液 D加熱蒸汽 冷凝水 水完成液

27、 并流多效蒸發(fā)器DW 1第第一一效效：1112EDEWW 第第二二效效：21223EEDEWW 第第三三效效： 假設(shè)有假設(shè)有n+1效，除最后一效外，每一效均抽出額外蒸汽，分效，除最后一效外，每一效均抽出額外蒸汽，分別為別為E1、E2、En。于是于是1 WD理理想想情情況況：nnnnEEEDEWWn 2111效效：第第第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施 E1 E2 W1 W2 W3 冷卻水料液 D加熱蒸汽 冷凝水 水完成液 并流多效蒸發(fā)器 nnEEnnEDnWWWW 2112111nEnEnnEnnnWD11111121 不引出額外蒸汽時，有不引出額外蒸汽時，

28、有1 nWD第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施 E1 E2 W1 W2 W3 冷卻水料液 D加熱蒸汽 冷凝水 水完成液 并流多效蒸發(fā)器nEnEnnEnnD1111121 生生蒸蒸汽汽的的補(bǔ)補(bǔ)加加量量kgEEEn121 假設(shè)假設(shè)kgnD2 則總的額外蒸汽引出量則總的額外蒸汽引出量 E=n kg21 ED第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施v采用熱泵蒸發(fā)流程采用熱泵蒸發(fā)流程 二次蒸汽的汽化潛熱比生蒸汽的大，若利用熱泵給二次蒸汽加能，二次蒸汽的汽化潛熱比生蒸汽的大，若利用熱泵給二次蒸汽加能，輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫

29、位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。輸入少量的高品位能源（如電能），實現(xiàn)低溫位熱能向高溫位轉(zhuǎn)移。提提高其溫度、壓力，使其循環(huán)使用，可使單效蒸發(fā)的能量利用率勝過高其溫度、壓力，使其循環(huán)使用，可使單效蒸發(fā)的能量利用率勝過35效的蒸發(fā)流程。效的蒸發(fā)流程。熱泵蒸發(fā)流程用于蒸發(fā)沸點升高小的溶液時較為有利。熱泵蒸發(fā)流程用于蒸發(fā)沸點升高小的溶液時較為有利。 第四節(jié)第四節(jié) 提高生蒸汽熱能利用程度的措施提高生蒸汽熱能利用程度的措施v冷凝水的自蒸發(fā)冷凝水的自蒸發(fā) 將冷凝水減壓而自蒸將冷凝水減壓而自蒸發(fā)，與二次蒸汽一起進(jìn)入發(fā)，與二次蒸汽一起進(jìn)入下一效作為加熱蒸汽用。下一效作為加熱蒸汽用。 E1 E2 W1 W2 W3 冷卻水料液

30、D加熱蒸汽 冷凝水 水完成液 并流多效蒸發(fā)器第五節(jié)第五節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備連續(xù)式、間歇式連續(xù)式、間歇式常壓式、減壓式、加壓式常壓式、減壓式、加壓式間壁式蒸發(fā)器：間壁式蒸發(fā)器： 直接接觸式蒸發(fā)器：直接接觸式蒸發(fā)器： 單單程程式式（膜膜式式）循循環(huán)環(huán)式式特點：溶液在蒸發(fā)器中作循環(huán)流動。特點：溶液在蒸發(fā)器中作循環(huán)流動。 強(qiáng)強(qiáng)制制循循環(huán)環(huán)式式自自然然循循環(huán)環(huán)式式轉(zhuǎn)下一頁轉(zhuǎn)下一頁轉(zhuǎn)第轉(zhuǎn)第4242頁頁轉(zhuǎn)第轉(zhuǎn)第4949頁頁一、循環(huán)型一、循環(huán)型 優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等，應(yīng)傳熱較好及操作可靠等，應(yīng)用十分廣泛。用十分廣泛。缺點：缺點：（1）循環(huán)速度較低，管內(nèi)）循環(huán)

31、速度較低，管內(nèi)流速流速0.5m/s；（2）溶液在加熱室中不斷溶液在加熱室中不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完循環(huán)，使其濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液粘度成液的濃度，因而溶液粘度大、沸點高，有效溫度差小。大、沸點高，有效溫度差小。（3）設(shè)備的清洗和維修也）設(shè)備的清洗和維修也不夠方便。不夠方便。中央循環(huán)管式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型）中央循環(huán)管式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型）其截面積一般其截面積一般為其它加熱管為其它加熱管總截面積的總截面積的40100% 。料液料液生蒸汽生蒸汽適用場合：適用場合：應(yīng)用廣泛，適用應(yīng)用廣泛，適用于處理量大、結(jié)垢不嚴(yán)重的于處理量大、結(jié)垢不嚴(yán)重的物系。物系。其單位體積溶其單位體積溶液占有的傳

32、熱液占有的傳熱面，比沸騰管面，比沸騰管內(nèi)單位溶液所內(nèi)單位溶液所占有的要小。占有的要小。 一、循環(huán)型一、循環(huán)型懸框式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型）懸框式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型） 溶液沿加熱管中央上升，而溶液沿加熱管中央上升，而后循著懸筐式加熱室外壁與蒸后循著懸筐式加熱室外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間的環(huán)隙向下流動而發(fā)器內(nèi)壁間的環(huán)隙向下流動而構(gòu)成循環(huán)。溶液循環(huán)速度比標(biāo)構(gòu)成循環(huán)。溶液循環(huán)速度比標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器大，可達(dá)準(zhǔn)式蒸發(fā)器大，可達(dá)1.5m/s。 優(yōu)點：優(yōu)點：這種蒸發(fā)器的加熱室可這種蒸發(fā)器的加熱室可由頂部取出進(jìn)行清洗、檢修或由頂部取出進(jìn)行清洗、檢修或更換，而且熱損失也較小。更換，而且熱損失也較小。缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位傳熱

33、面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位傳熱面積的金屬消耗較多。積的金屬消耗較多。 其截面積一其截面積一般為其它加般為其它加熱管總截面熱管總截面積的積的100150% 加熱室加熱室適用場合：適用場合：適用于易結(jié)晶、易結(jié)垢的物系。適用于易結(jié)晶、易結(jié)垢的物系。一、循環(huán)型一、循環(huán)型列文式蒸發(fā)器（外循環(huán)式）列文式蒸發(fā)器（外循環(huán)式） 加熱室中的溶液不沸騰，在沸騰室內(nèi)才開始加熱室中的溶液不沸騰，在沸騰室內(nèi)才開始沸騰，因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有沸騰，因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室，從而避免了加熱管內(nèi)結(jié)晶或污傳熱面的沸騰室，從而避免了加熱管內(nèi)結(jié)晶或污垢的形成。垢的形成。優(yōu)點：優(yōu)點：溶液循環(huán)速度可達(dá)溶液循

34、環(huán)速度可達(dá)2.5至至3 m/s以上，以上，故總傳熱系數(shù)亦較大。故總傳熱系數(shù)亦較大。 缺點：缺點：v液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失 較大，要求加熱蒸汽有較高的壓力。較大，要求加熱蒸汽有較高的壓力。 v設(shè)備龐大，消耗的材料多，需要高大設(shè)備龐大，消耗的材料多，需要高大 的廠房。的廠房。加熱室加熱室沸騰室沸騰室蒸發(fā)室蒸發(fā)室循環(huán)管循環(huán)管除沫器除沫器其截面積約為加其截面積約為加熱管的總截面積熱管的總截面積的的23倍。倍。擋板擋板適用場合：適用場合：適用于黏度大、易結(jié)晶、適用于黏度大、易結(jié)晶、易結(jié)垢的物系。易結(jié)垢的物系。 一、循環(huán)型一、循環(huán)型外熱式蒸發(fā)器外熱式蒸發(fā)器蒸發(fā)室蒸發(fā)室

35、循環(huán)管循環(huán)管加熱加熱室室 加熱室單獨(dú)放置，好處之一是加熱室單獨(dú)放置，好處之一是可以降低整個蒸發(fā)器的高度，便可以降低整個蒸發(fā)器的高度，便于清洗和更換；好處之二是可將于清洗和更換；好處之二是可將加熱管做得長些，循環(huán)管不受熱，加熱管做得長些，循環(huán)管不受熱，從而加速液體循環(huán)。循環(huán)速度可從而加速液體循環(huán)。循環(huán)速度可達(dá)達(dá)1.5m/s。一、循環(huán)型一、循環(huán)型 對循環(huán)型蒸發(fā)器，除了上述自然循環(huán)外，還可以采對循環(huán)型蒸發(fā)器，除了上述自然循環(huán)外，還可以采用強(qiáng)制循環(huán)，循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控用強(qiáng)制循環(huán)，循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制，一般在制，一般在2.5m/s以上。以上。 強(qiáng)制循環(huán)型強(qiáng)制循環(huán)型返回

36、第返回第3636頁頁 二、單程型二、單程型特點：特點：v 不作循環(huán)流動不作循環(huán)流動-溶液在蒸發(fā)器中只通過加熱室一次；溶液在蒸發(fā)器中只通過加熱室一次；v 溶液在加熱室呈膜狀流動溶液在加熱室呈膜狀流動-習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器。習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器。v 適于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾或提純。適于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾或提純。溶液不循環(huán)的好處有：溶液不循環(huán)的好處有：（1）溶液在蒸發(fā)器中的停留時間很短，因而特別適用于）溶液在蒸發(fā)器中的停留時間很短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；熱敏性物料的蒸發(fā)；（2）整個溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完成）整個溶液的濃度，不象循

37、環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。 升膜式蒸發(fā)器升膜式蒸發(fā)器-價廉價廉降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器-價廉價廉刮板式蒸發(fā)器刮板式蒸發(fā)器升升-降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器 二、單程型二、單程型 料液在加熱管內(nèi)受熱汽化，料液在加熱管內(nèi)受熱汽化，生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升（常壓下汽速為（常壓下汽速為2050m/s，減減壓下汽速可達(dá)壓下汽速可達(dá)100至至160m/s或更或更大些）。溶液被上升的蒸汽所帶大些）。溶液被上升的蒸汽所帶動，沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸動，沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸發(fā)，汽、液混合物在分離器內(nèi)分發(fā)，

38、汽、液混合物在分離器內(nèi)分離。離。升膜式蒸發(fā)器升膜式蒸發(fā)器加熱管直徑約加熱管直徑約為為2550mm，管長和管徑之管長和管徑之比約為比約為100150分離器分離器優(yōu)點：優(yōu)點：v溶液在蒸發(fā)器中不循環(huán)，停留時間很短，因而特溶液在蒸發(fā)器中不循環(huán)，停留時間很短，因而特 別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；v整個溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完整個溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完 成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。v由于溶液呈膜狀流動，因而對流傳熱系數(shù)較大。由于溶液呈膜狀流動，因而對流傳熱系數(shù)較大。缺點：缺點： 對進(jìn)料負(fù)荷的波動相

39、當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)計或操作不適對進(jìn)料負(fù)荷的波動相當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)計或操作不適當(dāng)時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)將明顯下降。當(dāng)時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)將明顯下降。適用場合：適用場合： 適用于黏度較小的（小于適用于黏度較小的（小于0.05Pas）、）、蒸發(fā)量較大、易受熱分解的蒸發(fā)量較大、易受熱分解的熱敏性溶液者；熱敏性溶液者；不適用于粘度很大，易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料的蒸發(fā)。不適用于粘度很大，易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料的蒸發(fā)。 二、單程型二、單程型降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器 料液是從蒸發(fā)器的頂料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用下部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并沿管壁成膜狀下降，并在此過程中蒸發(fā)增濃，在此過

40、程中蒸發(fā)增濃，在其底部得到濃縮液。在其底部得到濃縮液。 降膜式蒸發(fā)器可以蒸降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大發(fā)濃度較高、粘度較大（0.050.45 Pas）、）、蒸蒸發(fā)量較小、發(fā)量較小、熱敏性的物熱敏性的物料。但因液膜在管內(nèi)分料。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳熱系數(shù)布不易均勻，傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小比升膜式蒸發(fā)器的較小，仍不適用易結(jié)晶或易，仍不適用易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料。結(jié)垢的物料。 二、單程型二、單程型刮板式蒸發(fā)器刮板式蒸發(fā)器適用場合：適用場合：黏度較大（大于黏度較大（大于110Pas及以上者）。及以上者）。簡稱薄膜蒸發(fā)器簡稱薄膜蒸發(fā)器，是一種利用外加動力成膜的單是一種利用外加動力成

41、膜的單程型蒸發(fā)器。程型蒸發(fā)器。優(yōu)點：優(yōu)點：熱阻影響小，傳熱系數(shù)大，停留時間短，熱阻影響小，傳熱系數(shù)大，停留時間短，一般為數(shù)秒或幾十秒，故可適應(yīng)于高粘度（如栲膠一般為數(shù)秒或幾十秒，故可適應(yīng)于高粘度（如栲膠、蜂蜜等）和易結(jié)晶、結(jié)垢、含固體、熱敏性的物、蜂蜜等）和易結(jié)晶、結(jié)垢、含固體、熱敏性的物料。料。缺點：缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，處理量很小且制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，處理量很小且制造安裝要求高。造安裝要求高。 刮板刮板 二、單程型二、單程型升、降膜式蒸發(fā)器升、降膜式蒸發(fā)器預(yù)熱室預(yù)熱室升膜加升膜加熱室熱室降膜加降膜加熱室熱室 升降膜式蒸發(fā)器將升膜和降膜蒸升降膜式蒸發(fā)器將升膜和降膜蒸發(fā)器裝在了一起，料液先經(jīng)升膜蒸發(fā)發(fā)器裝在了一起，料液先經(jīng)升膜蒸發(fā)器上升，然后由降膜蒸發(fā)器下降。器上升，然后由降膜蒸發(fā)器下降。 適用場合：適用場合：蒸發(fā)過程中溶液黏度變蒸發(fā)過程