第7章 蒸發(fā)01

1、1測(cè)試測(cè)試 炭鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管規(guī)格炭鋼制造的套管換熱器，內(nèi)管規(guī)格89mm3.5mm，流，流量為量為2000 kgh-1的苯在內(nèi)管中從的苯在內(nèi)管中從80 冷卻到冷卻到50 ，冷卻水在，冷卻水在環(huán)隙從環(huán)隙從15 升到升到35 。苯的對(duì)流傳熱系數(shù)為。苯的對(duì)流傳熱系數(shù)為230 Wm-2K-1，水的對(duì)流傳熱系數(shù)為水的對(duì)流傳熱系數(shù)為290 Wm-2K-1 。忽略污垢熱阻，苯的比。忽略污垢熱阻，苯的比熱容熱容1.86 kJkg-1K-1，水的比熱容，水的比熱容4.178 kJkg-1K-1。試求試求：（：（1）冷卻水消耗量；）冷卻水消耗量； （2）并流和逆流操作時(shí)所需傳熱面積。）并流和逆流操作時(shí)所需

2、傳熱面積。37.1 概述概述1、蒸發(fā)概念、蒸發(fā)概念2、蒸發(fā)的應(yīng)用（目的）、蒸發(fā)的應(yīng)用（目的）黑液濃縮；制糖工業(yè)；淡水制備黑液濃縮；制糖工業(yè)；淡水制備3、必備條件、必備條件 （1）溶劑溶劑必須具有必須具有揮發(fā)性揮發(fā)性，溶質(zhì)溶質(zhì)卻是卻是不揮發(fā)不揮發(fā)的；的； （2）熱能熱能的不斷供給，的不斷供給，生成蒸汽生成蒸汽的不斷排除的不斷排除 蒸發(fā)操作是將溶液中揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)分離的蒸發(fā)操作是將溶液中揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)分離的過程，其過程，其實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)是在間壁兩側(cè)分別進(jìn)行蒸汽冷凝和液體沸是在間壁兩側(cè)分別進(jìn)行蒸汽冷凝和液體沸騰的傳熱過程。騰的傳熱過程。第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)44 蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程蒸發(fā)器蒸

3、發(fā)器evaporator 的基本組成：的基本組成：加熱室；加熱室；蒸發(fā)室；蒸發(fā)室；冷凝裝置冷凝裝置。加熱室加熱室：相當(dāng)于一個(gè)換熱器，由許多相當(dāng)于一個(gè)換熱器，由許多加熱管組成，管外是加熱管組成，管外是加熱蒸汽加熱蒸汽，管內(nèi)是溶，管內(nèi)是溶液。溶液在這里被加熱至沸騰后，汽化，液。溶液在這里被加熱至沸騰后，汽化，形成形成二次蒸汽二次蒸汽。蒸發(fā)室蒸發(fā)室：汽化生成的二次蒸汽，在蒸汽化生成的二次蒸汽，在蒸發(fā)室上空的除沫器除去液沫以后，再送往發(fā)室上空的除沫器除去液沫以后，再送往冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。冷凝裝置冷凝裝置：也是一個(gè)換熱器。也是一個(gè)換熱器。蒸發(fā)過程：蒸

4、發(fā)過程：用蒸汽來加熱沸騰溶液用蒸汽來加熱沸騰溶液的過程，其傳熱的平均溫度差為的過程，其傳熱的平均溫度差為？ 典型的單效典型的單效蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)55加熱蒸汽和二次蒸汽？加熱蒸汽和二次蒸汽？ 6蒸發(fā)分類蒸發(fā)分類常壓、加壓、常壓、加壓、減壓減壓； 單效蒸發(fā)、單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)7蒸發(fā)過程的特點(diǎn)蒸發(fā)過程的特點(diǎn) 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高 蒸發(fā)是對(duì)溶液進(jìn)行濃縮的過程。根據(jù)拉烏爾定律：蒸發(fā)是對(duì)溶液進(jìn)行濃縮的過程。根據(jù)拉烏爾定律：在相同溫度下在相同溫度下，溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑恼羝麎旱?。溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑恼羝麎旱汀?問：?jiǎn)枺涸谙嗤膲毫ο略谙嗤膲毫ο?，溶液的沸點(diǎn)（溶液的沸點(diǎn)（高于高于

5、/低于？低于？）純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)）純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。 能耗大：蒸發(fā)能耗大：蒸發(fā)1kg的溶劑約需的溶劑約需1.1kg左右的加熱蒸汽。左右的加熱蒸汽。 溫度溫度 蒸汽壓蒸汽壓 蒸汽壓蒸汽壓 沸點(diǎn)沸點(diǎn) 溶液溶液Pa小小Pa 大大 小小溶劑溶劑Pa 大大Pa 大大大大ttttt mt tTtsm 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)6 考慮物料的工藝特異性考慮物料的工藝特異性 即如何根據(jù)物料的某些特性和工藝要求，選擇適宜的即如何根據(jù)物料的某些特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)方法和設(shè)備蒸發(fā)方法和設(shè)備。例如。例如 易結(jié)垢或析出結(jié)晶，宜采用單效蒸發(fā)（？）；易結(jié)垢或析出結(jié)晶，宜采用單效蒸發(fā)（？）； 熱敏性物料蒸發(fā)時(shí)，宜采用減壓蒸發(fā)（？

6、）；熱敏性物料蒸發(fā)時(shí)，宜采用減壓蒸發(fā)（？）； 腐蝕性強(qiáng)的物料，宜采用耐腐蝕材料制成的蒸發(fā)器。腐蝕性強(qiáng)的物料，宜采用耐腐蝕材料制成的蒸發(fā)器。第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)7蒸發(fā)必備的條件？蒸發(fā)必備的條件？蒸發(fā)器的基本組成？蒸發(fā)器的基本組成？蒸發(fā)過程的傳熱溫度差？蒸發(fā)過程的傳熱溫度差？溶液沸點(diǎn)升高？溶液沸點(diǎn)升高？溶液中含有熱敏性物料，宜采用何種蒸發(fā)方式？溶液中含有熱敏性物料，宜采用何種蒸發(fā)方式？第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)87.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)single evaporation 7.2.1 單效蒸發(fā)的計(jì)算單效蒸發(fā)的計(jì)算 單效蒸發(fā)的計(jì)算內(nèi)容主要有：?jiǎn)涡д舭l(fā)的計(jì)算內(nèi)容主要有： 水分的蒸發(fā)量水分的蒸發(fā)量 加熱蒸汽的

7、消耗量加熱蒸汽的消耗量 蒸發(fā)器的傳熱面積蒸發(fā)器的傳熱面積 hkgW/,hkgD/,2,mA傳熱速率方程式傳熱速率方程式物料衡算物料衡算焓衡算焓衡算mtKAQ 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)91 物料衡算物料衡算求水分的蒸發(fā)量求水分的蒸發(fā)量 溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā) 溶質(zhì)衡算溶質(zhì)衡算 （1） 總物料衡算總物料衡算 （2） 水分的蒸發(fā)量：水分的蒸發(fā)量： 完成液的濃度：完成液的濃度：hkgW/,xLxF 0WLF )1(0 xxFW WFFxx 0 二次蒸汽 W，T 料液 蒸發(fā)室 F,x0,t0 加熱室 完成液 L，x, t第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)102 焓衡算焓衡算求加熱蒸汽的消耗量求加熱蒸

8、汽的消耗量 hkgD/, 當(dāng)加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排當(dāng)加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排出時(shí)，由焓衡算：出時(shí)，由焓衡算：此式與（此式與（2）式聯(lián)立，化簡(jiǎn)上式得：）式聯(lián)立，化簡(jiǎn)上式得：式中的焓可由比熱求得：式中的焓可由比熱求得：取取0為基準(zhǔn)，即：為基準(zhǔn)，即：0時(shí)液體的焓為時(shí)液體的焓為0。lssQhDHWhLhFHD 0sslhHQhHWhhFD )()(0 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 ,hsQlWLF （2） 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā)

9、 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQl 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 ,hsQl11sslhHQhHWhhFD )()(0ctcthtctchTcTchsss 00000000* 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 ,hssslTcHQctHWtcctFD*

10、00)()( xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0)(),(*二二次次蒸蒸汽汽潛潛熱熱加加熱熱蒸蒸汽汽潛潛熱熱rctHRTcHss RQWrtcctFDl )(00水的比熱水的比熱水蒸汽的比熱水蒸汽的比熱？)/(187. 4*KkgkJc 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)12若為沸點(diǎn)進(jìn)料，即：，并且忽略熱損失和比熱的差若為沸點(diǎn)進(jìn)料，即：，并且忽略熱損失和比熱的差 別，則上式可簡(jiǎn)化為：別，則上式可簡(jiǎn)化為： 表示蒸發(fā)表示蒸發(fā)1kg水，約需水，約需1kg的加熱蒸汽，實(shí)際情況下的加熱蒸汽，實(shí)際情況下 或稍多?；蛏远唷?tt 00candc1 . 1 WDRQWrtcctFDl )(00RWrRc

11、tHWD )(RrWD 1 WD第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)133 傳熱速率方程傳熱速率方程求蒸發(fā)器傳熱面積求蒸發(fā)器傳熱面積mmtKQAtKAQ 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)()()(tTKhHDtTKDRAssss tTtDRQsm 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)14選擇題：選擇題：1 1. 蒸發(fā)操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（蒸發(fā)操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（ ）。）。 A. A. 生蒸汽生蒸汽 ； B. B. 二次蒸汽二次蒸汽 ； C. C. 額

12、外蒸汽額外蒸汽2. 2. 蒸發(fā)室內(nèi)溶液的沸點(diǎn)（蒸發(fā)室內(nèi)溶液的沸點(diǎn)（ ）二次蒸汽的溫度。）二次蒸汽的溫度。 A. A. 等于等于 ； B. B. 高于高于 ； C. C. 低于低于3. 3. 在蒸發(fā)操作中，若使溶液在（在蒸發(fā)操作中，若使溶液在（ ）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸 點(diǎn)而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。點(diǎn)而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。 A. A. 減壓減壓 ； B. B. 常壓常壓 ； C. C. 加壓加壓4. 4. 在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)1kg1kg水，通常都需要（水，通常都需要（ ）1kg1kg的的 加熱蒸汽。加熱蒸汽。 A. A. 等于；等

13、于； B. B. 小于；小于； C. C. 不少于不少于5. 5. 蒸發(fā)器的有效溫度差是指（蒸發(fā)器的有效溫度差是指（ ）。）。 A. A. 加熱蒸汽溫度與溶液的沸點(diǎn)之差；加熱蒸汽溫度與溶液的沸點(diǎn)之差； B. B. 加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差；加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差； C. C. 溫度差損失溫度差損失15例題例題1：P287已知：已知：NH4NO3水溶液，沸點(diǎn)進(jìn)料（水溶液，沸點(diǎn)進(jìn)料（ ），忽略濃縮熱和熱損失），忽略濃縮熱和熱損失求：求：D；A解：分析：解：分析：1000 tt)%(90%,68),(/588,/100214質(zhì)質(zhì)表表 xxmkNphkgF,/7 . 1, 0),(/6 .19,/1200222KkgkJCQmkNpKmWKBl 絕絕RctHWccFtRctHWtcctFD)()()()(000 )(tTKDRAs xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0作業(yè)作業(yè)P242：7-1第七章蒸發(fā)第七