化工原理蒸發(fā)第五章

1、第五章第五章 蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)概概 述述 在化工、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中，通過化學反應(yīng)或物理性操在化工、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)中，通過化學反應(yīng)或物理性操作過程經(jīng)常作過程經(jīng)常(jngchng)得到一些含溶質(zhì)的稀溶液，為了得到符合標得到一些含溶質(zhì)的稀溶液，為了得到符合標準的產(chǎn)品，常將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從準的產(chǎn)品，常將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)。而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)。5.1.1 蒸發(fā)分離的依據(jù)蒸發(fā)分離的依據(jù)利用溶劑具有揮發(fā)性而溶質(zhì)不揮發(fā)的特性使兩者實現(xiàn)分離。利用溶劑具有揮發(fā)性而溶質(zhì)不揮發(fā)的特性使

2、兩者實現(xiàn)分離。7.1.2 蒸發(fā)操作的目的蒸發(fā)操作的目的獲得濃縮的溶液，直接作為成品或半成品獲得濃縮的溶液，直接作為成品或半成品脫除溶劑。此過程常伴隨有結(jié)晶過程脫除溶劑。此過程常伴隨有結(jié)晶過程去除雜質(zhì)。去除雜質(zhì)。 精品資料蒸發(fā)操作蒸發(fā)操作(cozu)的應(yīng)用的應(yīng)用在工業(yè)上，有三種情況：在工業(yè)上，有三種情況：(1)制取液體產(chǎn)品。例如電解食鹽水得到的制取液體產(chǎn)品。例如電解食鹽水得到的NaOH稀溶液中，含有稀溶液中，含有約約18%的的NaCl，通過蒸發(fā)方法在除去大部分水的同時，將，通過蒸發(fā)方法在除去大部分水的同時，將NaCl結(jié)結(jié)晶而分離除去，得到規(guī)定的液堿產(chǎn)品；晶而分離除去，得到規(guī)定的液堿產(chǎn)品；(2)生

3、產(chǎn)固體產(chǎn)品。將稀溶液濃縮達到飽和狀態(tài)，然后冷卻使溶生產(chǎn)固體產(chǎn)品。將稀溶液濃縮達到飽和狀態(tài)，然后冷卻使溶質(zhì)結(jié)晶與溶液分離，從而獲得固粒產(chǎn)品。例如，食鹽精制、制糖、質(zhì)結(jié)晶與溶液分離，從而獲得固粒產(chǎn)品。例如，食鹽精制、制糖、制藥等。制藥等。(3)制取純?nèi)軇?。采用蒸發(fā)方法使溶劑汽化并冷凝，使不揮發(fā)性制取純?nèi)軇２捎谜舭l(fā)方法使溶劑汽化并冷凝，使不揮發(fā)性雜質(zhì)雜質(zhì)(zzh)分離而得到純?nèi)軇?，例如海水淡化制取淡水等。分離而得到純?nèi)軇?，例如海水淡化制取淡水等。精品資料蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)的流程的流程用來進行蒸發(fā)的設(shè)備主要是蒸發(fā)器和用來進行蒸發(fā)的設(shè)備主要是蒸發(fā)器和冷凝器。冷凝器。蒸發(fā)器的作用是加熱蒸發(fā)器的作用是

4、加熱(ji r)溶液使水溶液使水沸騰汽化，并移去，由加熱沸騰汽化，并移去，由加熱(ji r)室室和分離室兩部分組成。和分離室兩部分組成。 蒸發(fā)操作時，溶液由分離室底部加入，沿蒸發(fā)操作時，溶液由分離室底部加入，沿中央循環(huán)管流向加熱室，在加熱室垂直管中央循環(huán)管流向加熱室，在加熱室垂直管束內(nèi)通過時與飽和蒸汽間接換熱，被加熱束內(nèi)通過時與飽和蒸汽間接換熱，被加熱至沸騰狀態(tài)，汽液混合物沿加熱管上升，至沸騰狀態(tài)，汽液混合物沿加熱管上升，達到分離室時蒸汽與溶液分離。為與加熱達到分離室時蒸汽與溶液分離。為與加熱蒸汽相區(qū)別，產(chǎn)生的蒸汽稱為二次蒸汽，蒸汽相區(qū)別，產(chǎn)生的蒸汽稱為二次蒸汽，二次蒸汽進入冷凝器被除去。溶液

5、仍在中二次蒸汽進入冷凝器被除去。溶液仍在中央循環(huán)管與加熱管中進行循環(huán)，當達到濃央循環(huán)管與加熱管中進行循環(huán)，當達到濃度要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部排出度要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部排出。 冷凝水冷凝水加熱蒸汽加熱蒸汽料液料液二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液水水冷卻水冷卻水不凝性氣體不凝性氣體精品資料蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)的分類的分類按操作壓強分：加壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、真空蒸發(fā)按操作壓強分：加壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)的優(yōu)點：真空蒸發(fā)的優(yōu)點：1.減壓下溶液沸點減壓下溶液沸點t1降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動力降低，使蒸發(fā)器的傳熱推動力t=T-t1增大，因而，對一定增大，因而，對一定的傳熱量的傳熱量

6、Q，可節(jié)省蒸發(fā)器的傳熱面積，可節(jié)省蒸發(fā)器的傳熱面積S。2.蒸發(fā)操作的熱源可采用低壓蒸汽蒸發(fā)操作的熱源可采用低壓蒸汽(zhn q)或廢熱蒸汽或廢熱蒸汽(zhn q)，節(jié)省能耗。，節(jié)省能耗。P,T ,t一定，一定，Q不變不變3.適于處理熱敏性物料，即在高溫下易分解、聚合或變質(zhì)的物料。適于處理熱敏性物料，即在高溫下易分解、聚合或變質(zhì)的物料。4.減少蒸發(fā)器的熱損失。減少蒸發(fā)器的熱損失。真空操作的缺點：真空操作的缺點：1.溶液的沸點降低，使粘度增大，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)下降溶液的沸點降低，使粘度增大，導(dǎo)致總傳熱系數(shù)下降2.動力消耗大。因需要有造成減壓的裝置。動力消耗大。因需要有造成減壓的裝置。精品資料按蒸發(fā)方

7、式分：自然蒸發(fā)、沸騰按蒸發(fā)方式分：自然蒸發(fā)、沸騰(fitng)蒸發(fā)蒸發(fā)自然蒸發(fā)：溶液在低于溶液沸點的溫度條件下汽化。汽化只在溶液自然蒸發(fā)：溶液在低于溶液沸點的溫度條件下汽化。汽化只在溶液表面進行，汽化面積小，傳熱速率低，汽化速率低表面進行，汽化面積小，傳熱速率低，汽化速率低沸騰沸騰(fitng)蒸發(fā)：溶液在沸騰蒸發(fā)：溶液在沸騰(fitng)條件下汽化。汽化發(fā)生在溶條件下汽化。汽化發(fā)生在溶液的各個部位。汽化面積大，傳熱速率高，汽化速率高液的各個部位。汽化面積大，傳熱速率高，汽化速率高按二次蒸汽是否被利于分：單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)按二次蒸汽是否被利于分：單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)：將二次蒸汽直接冷凝，

8、而不利用其冷凝熱的操作單效蒸發(fā)：將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作多效蒸發(fā)：將二次蒸汽引到下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷多效蒸發(fā)：將二次蒸汽引到下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷凝熱的串聯(lián)操作凝熱的串聯(lián)操作精品資料蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)的特點的特點從蒸發(fā)的過程可以看出，蒸發(fā)操作總是從溶液中分離出部分溶劑，從蒸發(fā)的過程可以看出，蒸發(fā)操作總是從溶液中分離出部分溶劑，而過程的實質(zhì)是傳熱壁面一側(cè)的蒸汽冷凝與另一側(cè)的溶液沸騰間而過程的實質(zhì)是傳熱壁面一側(cè)的蒸汽冷凝與另一側(cè)的溶液沸騰間的傳熱過程，溶劑的汽化的傳熱過程，溶劑的汽化(qhu)速率由傳熱速率控制，故蒸發(fā)屬速率由傳熱速率控制，故蒸發(fā)屬于

9、熱量傳遞過程。同時，蒸發(fā)器也是一種換熱器。但蒸發(fā)操作和于熱量傳遞過程。同時，蒸發(fā)器也是一種換熱器。但蒸發(fā)操作和設(shè)備與一般的傳熱過程有所不同。設(shè)備與一般的傳熱過程有所不同。蒸發(fā)具有下述特點：蒸發(fā)具有下述特點：傳熱性質(zhì)：傳熱壁面一側(cè)為加熱蒸汽進行冷凝，另一側(cè)為溶液進傳熱性質(zhì)：傳熱壁面一側(cè)為加熱蒸汽進行冷凝，另一側(cè)為溶液進行沸騰，故屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過程。行沸騰，故屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過程。溶液性質(zhì)：有些溶液在蒸發(fā)過程中有晶體析出、易結(jié)垢和產(chǎn)生泡溶液性質(zhì)：有些溶液在蒸發(fā)過程中有晶體析出、易結(jié)垢和產(chǎn)生泡沫；溶液的粘度在蒸發(fā)過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強。這些沫；溶液的

10、粘度在蒸發(fā)過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強。這些性質(zhì)將影響設(shè)備的結(jié)構(gòu)。性質(zhì)將影響設(shè)備的結(jié)構(gòu)。精品資料溶液沸點的改變?nèi)芤悍悬c的改變(升高升高)：含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，其蒸汽壓：含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，其蒸汽壓較同溫度下純水的低，即在相同的壓強下，溶液的沸點高于較同溫度下純水的低，即在相同的壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，所以當加熱蒸汽一定時，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度純水的沸點，所以當加熱蒸汽一定時，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)水的溫度差，兩者之差稱為溫度差損失，而且差要小于蒸發(fā)水的溫度差，兩者之差稱為溫度差損失，而且溶液濃度溶液濃度(nngd)越高，溫度差損失越大越高，溫度差損失越大蒸發(fā)溶液溫度差：蒸

11、發(fā)溶液溫度差：t=T-t蒸發(fā)純水溫度差：蒸發(fā)純水溫度差：tT=T-T P一定時，一定時， t T t tT泡沫挾帶：二次蒸汽中常挾帶大量泡沫，冷凝前必須設(shè)法除泡沫挾帶：二次蒸汽中常挾帶大量泡沫，冷凝前必須設(shè)法除去。否則既損失物料，又污染冷凝設(shè)備。去。否則既損失物料，又污染冷凝設(shè)備。能源利用：蒸發(fā)時產(chǎn)生大量二次蒸汽，含有許多潛熱，應(yīng)合能源利用：蒸發(fā)時產(chǎn)生大量二次蒸汽，含有許多潛熱，應(yīng)合理利用這部分潛熱。理利用這部分潛熱。精品資料蒸發(fā)蒸發(fā)(zhngf)設(shè)備設(shè)備常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與特點常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與特點(tdin)蒸發(fā)器組成：蒸發(fā)器組成：加熱室：加熱溶液使之汽化加熱室：加熱溶液使之汽化分離室：分離

12、二次蒸汽和完成液分離室：分離二次蒸汽和完成液化工生產(chǎn)中常用的間接加熱蒸發(fā)器按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時溶液的流動化工生產(chǎn)中常用的間接加熱蒸發(fā)器按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時溶液的流動情況，分為兩大類：情況，分為兩大類：循環(huán)型循環(huán)型(非膜式非膜式)單程型單程型(膜式膜式)循環(huán)型循環(huán)型(非膜式非膜式)蒸發(fā)器蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器的特點循環(huán)型蒸發(fā)器的特點(tdin)是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)運動，溶液是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)運動，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間長，溶液濃度接近于完成液濃度。根據(jù)引起循環(huán)運在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間長，溶液濃度接近于完成液濃度。根據(jù)引起循環(huán)運動的原因，分為自然循環(huán)和強制循環(huán)型蒸發(fā)器。動的原因，分為

13、自然循環(huán)和強制循環(huán)型蒸發(fā)器。自然循環(huán)：由于溶液在加熱室不同位置上的受熱程度不同，產(chǎn)生密度差自然循環(huán)：由于溶液在加熱室不同位置上的受熱程度不同，產(chǎn)生密度差而引起的循環(huán)運動而引起的循環(huán)運動強制循環(huán)：依靠外力迫使溶液沿一個方向作循環(huán)運動強制循環(huán)：依靠外力迫使溶液沿一個方向作循環(huán)運動 精品資料1中央循環(huán)中央循環(huán)(xnhun)管式管式(標準式標準式)蒸發(fā)器蒸發(fā)器 優(yōu)點：優(yōu)點：溶液循環(huán)好溶液循環(huán)好傳熱效率高傳熱效率高結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作(cozu)可可靠靠缺點：缺點：循環(huán)速度低循環(huán)速度低溶液粘度大、沸點高溶液粘度大、沸點高不易清洗不易清洗適于處理結(jié)垢不嚴重、腐蝕性小的溶液適于處

14、理結(jié)垢不嚴重、腐蝕性小的溶液精品資料2懸筐式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器 加熱室像個筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的加熱室像個筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出。加熱蒸汽由殼下部，可由頂部取出。加熱蒸汽由殼體上部進入加熱室，在管間放熱加熱體上部進入加熱室，在管間放熱加熱管內(nèi)溶液使其上升，而沿懸筐外壁與管內(nèi)溶液使其上升，而沿懸筐外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間環(huán)隙通道向下循環(huán)流動。蒸發(fā)器內(nèi)壁間環(huán)隙通道向下循環(huán)流動。優(yōu)點：優(yōu)點： 溶液循環(huán)速度高溶液循環(huán)速度高 傳熱傳熱(chun r)速率較高速率較高缺點：缺點： 設(shè)備費高設(shè)備費高 占地面積大占地面積大; 加加熱管內(nèi)溶液滯留量大熱管內(nèi)溶液滯留量大適于處理易結(jié)垢，有晶體析出的溶液

15、適于處理易結(jié)垢，有晶體析出的溶液精品資料3外熱式蒸發(fā)器外熱式蒸發(fā)器 這種蒸發(fā)器將加熱室與分離這種蒸發(fā)器將加熱室與分離室分開，采用較長的加熱管。室分開，采用較長的加熱管。優(yōu)點：優(yōu)點：降低了整個蒸發(fā)器的高度，降低了整個蒸發(fā)器的高度，便于清洗便于清洗(qngx)和更換和更換循環(huán)速度較高，使得對流傳循環(huán)速度較高，使得對流傳熱系數(shù)提高熱系數(shù)提高結(jié)垢程度小結(jié)垢程度小適于處理易結(jié)垢、有晶體析適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液出、處理量大的溶液 精品資料4列文蒸發(fā)器列文蒸發(fā)器 特點是在加熱室上部設(shè)置沸騰室，加熱室中的特點是在加熱室上部設(shè)置沸騰室，加熱室中的溶液因受到附加液柱的作用，必須上升到沸騰溶液因

16、受到附加液柱的作用，必須上升到沸騰室才開始沸騰，這樣室才開始沸騰，這樣(zhyng)避免了溶液在加避免了溶液在加熱管中結(jié)垢或析出晶體。熱管中結(jié)垢或析出晶體。優(yōu)點：優(yōu)點：流動阻力小流動阻力小 循環(huán)速度高循環(huán)速度高傳熱效果好傳熱效果好 加熱管內(nèi)不易堵塞加熱管內(nèi)不易堵塞缺點：缺點：設(shè)備費高設(shè)備費高廠房高，耗用金屬多廠房高，耗用金屬多適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液 精品資料5強制強制(qingzh)循環(huán)型蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器 在加熱室設(shè)置循環(huán)泵，使溶液沿加在加熱室設(shè)置循環(huán)泵，使溶液沿加熱室方向以較高的速度熱室方向以較高的速度(sd)循環(huán)流循環(huán)流動。動。優(yōu)點：優(yōu)點：循環(huán)速

17、度循環(huán)速度(sd)高高晶體不易粘結(jié)在加熱管壁晶體不易粘結(jié)在加熱管壁對流傳熱系數(shù)高對流傳熱系數(shù)高缺點：缺點：動力消耗大動力消耗大對泵的密封要求高對泵的密封要求高加熱面積小加熱面積小適于處理粘度大，易結(jié)垢、有晶體適于處理粘度大，易結(jié)垢、有晶體析出的溶液。析出的溶液。精品資料單程單程(dnchng)型型(膜式膜式)蒸發(fā)器蒸發(fā)器1升膜蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器特點是加熱室內(nèi)的加熱管細而長。特點是加熱室內(nèi)的加熱管細而長。溶液溶液(rngy)預(yù)熱到接近沸點時由蒸發(fā)預(yù)熱到接近沸點時由蒸發(fā)器底部送入，進入加熱管時立即受熱沸器底部送入，進入加熱管時立即受熱沸騰汽化，溶液騰汽化，溶液(rngy)在高速上升的二在高速上升的二

18、次蒸汽帶動下，沿管壁邊呈膜狀向上流次蒸汽帶動下，沿管壁邊呈膜狀向上流動邊蒸發(fā)。到達分離室后，完成液與二動邊蒸發(fā)。到達分離室后，完成液與二次蒸汽分離后由分離室底部排出。次蒸汽分離后由分離室底部排出。適于處理蒸發(fā)量較大的稀溶液適于處理蒸發(fā)量較大的稀溶液(rngy)，熱敏性和易生泡沫的溶液，熱敏性和易生泡沫的溶液(rngy)；不適于濃度高、粘度大、有晶體析出溶不適于濃度高、粘度大、有晶體析出溶液液(rngy)的蒸發(fā)。的蒸發(fā)。 精品資料2降膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器 它的加熱室與升膜式類似，它的加熱室與升膜式類似，但分離室設(shè)置在下部。溶液預(yù)但分離室設(shè)置在下部。溶液預(yù)熱后由加熱室頂部加入，經(jīng)管熱后由加熱室頂部加

19、入，經(jīng)管端的液體分布器均勻分配在各端的液體分布器均勻分配在各加熱管內(nèi)。加熱管內(nèi)。這類蒸發(fā)器操作的關(guān)鍵是設(shè)這類蒸發(fā)器操作的關(guān)鍵是設(shè)置良好的液體分布器，以保證置良好的液體分布器，以保證溶液均勻成膜和防止二次蒸汽溶液均勻成膜和防止二次蒸汽從加熱管頂部穿出。常用的膜從加熱管頂部穿出。常用的膜分布器見書。分布器見書。適于處理濃度、粘度較大適于處理濃度、粘度較大(jio d)的溶液的溶液不適于處理易結(jié)晶、結(jié)垢的不適于處理易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。溶液。 精品資料精品資料3 升降膜式蒸發(fā)器升降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，成，蒸發(fā)器的底部

20、封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。溶液由升膜將加熱管束分成兩部分。溶液由升膜管束底部進入，流向管束底部進入，流向(li xin)頂部，頂部，然后從降膜管束流下，進入分離室，然后從降膜管束流下，進入分離室，得到完成液。得到完成液。適于處理濃縮過程中粘度變化大的溶適于處理濃縮過程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場合。液、廠房有限制的場合。精品資料4刮板刮板(u bn)薄膜蒸發(fā)器薄膜蒸發(fā)器 它是在加熱管內(nèi)部安裝一可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮板，刮它是在加熱管內(nèi)部安裝一可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮板，刮板端部與加熱管內(nèi)壁間隙固定在板端部與加熱管內(nèi)壁間隙固定在0.751.5mm之間，之間，依靠刮板的作用使溶液成膜狀分布在加熱管

21、內(nèi)壁面依靠刮板的作用使溶液成膜狀分布在加熱管內(nèi)壁面上。上。溶液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入，在重力和旋溶液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入，在重力和旋轉(zhuǎn)刮板帶動下，在加熱管內(nèi)壁上形成旋轉(zhuǎn)下降的液轉(zhuǎn)刮板帶動下，在加熱管內(nèi)壁上形成旋轉(zhuǎn)下降的液膜，在下降過程中通過接收加熱管外加熱蒸汽夾套膜，在下降過程中通過接收加熱管外加熱蒸汽夾套中蒸汽冷凝熱量而被不斷蒸發(fā)，底部得到完成液，中蒸汽冷凝熱量而被不斷蒸發(fā)，底部得到完成液，二次蒸汽上升至頂部二次蒸汽上升至頂部(dn b)經(jīng)分離器后進入冷凝經(jīng)分離器后進入冷凝器。器。缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，傳熱面積小，處缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，傳熱面積小，處理能力低。理能力低

22、。 適于處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度的溶液適于處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度的溶液精品資料直接直接(zhji)加熱蒸發(fā)器加熱蒸發(fā)器將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度溶液中，燃燒氣的溫度(wnd)可高達可高達12001800，由于氣、液間的溫度，由于氣、液間的溫度(wnd)差大，且氣體對溶液產(chǎn)生強烈差大，且氣體對溶液產(chǎn)生強烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸發(fā)，蒸出的鼓泡作用，使水分迅速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不需要固定的傳熱優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，不需要固定的傳熱面，熱利用率高面，熱利用率高適于處理

23、易結(jié)垢、易結(jié)晶或有腐蝕性適于處理易結(jié)垢、易結(jié)晶或有腐蝕性的溶液。的溶液。不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏性的溶液。性的溶液。精品資料5.2.1 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備(shbi)中的溫度差損失中的溫度差損失 5.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)(zhngf) 精品資料TttTTTtt)()(00T傳熱溫差傳熱溫差(wnch)損失損失TtTtt溶液溶液(rngy)沸點沸點有效傳熱溫差有效傳熱溫差溫度差損失的原因溫度差損失的原因 ： 溶液沸點的升高。這是由于溶液蒸汽壓較溶液沸點的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇ㄋ┰谕粶囟认碌恼羝麎簽榈?，致純?nèi)軇ㄋ┰谕粶囟认碌恼羝麎簽榈?，?/p>

24、使溶液的沸點比純?nèi)軇ㄋ└撸皇谷芤旱姆悬c比純?nèi)軇ㄋ└撸?蒸發(fā)器中靜壓頭的影響，導(dǎo)致溶液沸點的上升蒸發(fā)器中靜壓頭的影響，導(dǎo)致溶液沸點的上升。 以及流體流過加熱管是產(chǎn)生的摩擦阻力，都以及流體流過加熱管是產(chǎn)生的摩擦阻力，都導(dǎo)致溶液沸點的進一步上升。導(dǎo)致溶液沸點的進一步上升。 精品資料（1 1）溶液的沸點）溶液的沸點(fidin)(fidin)升高和杜林規(guī)則升高和杜林規(guī)則 在相當寬的壓強范圍內(nèi)溶液的沸點在相當寬的壓強范圍內(nèi)溶液的沸點(fidin)(fidin)與同壓強的下溶劑的沸點與同壓強的下溶劑的沸點(fidin)(fidin)成線性關(guān)系：成線性關(guān)系： KttttwwA00A)(0ww0Att

25、KttA精品資料不同濃度不同濃度NaOH水溶液的沸點水溶液的沸點(fidin)與對應(yīng)壓強下純水的與對應(yīng)壓強下純水的沸點沸點(fidin)的關(guān)系，由圖可的關(guān)系，由圖可以看出，當以看出，當NaOH水溶液濃度水溶液濃度為零時，它的沸點為零時，它的沸點(fidin)線線為一條為一條 對角線，即水的沸點對角線，即水的沸點(fidin)線，其它濃度下溶液線，其它濃度下溶液的沸點的沸點(fidin)線大致為一組線大致為一組平行直線。平行直線。 45精品資料由該圖可以看出由該圖可以看出(kn ch)： 濃度不太高的范圍內(nèi)，由于沸點線近似為一組濃度不太高的范圍內(nèi)，由于沸點線近似為一組平行直線，因此可以合理的認為

26、沸點的升高與壓強平行直線，因此可以合理的認為沸點的升高與壓強無關(guān)，而可取大氣壓下的數(shù)值；無關(guān)，而可取大氣壓下的數(shù)值； 濃度范圍只需要知的兩個不同壓強下溶液的沸濃度范圍只需要知的兩個不同壓強下溶液的沸點，則其他壓強下的溶液沸點可按杜林規(guī)則進行計點，則其他壓強下的溶液沸點可按杜林規(guī)則進行計算。算。精品資料（2 2）液柱靜壓頭和加熱管內(nèi)摩擦損失對溶液沸）液柱靜壓頭和加熱管內(nèi)摩擦損失對溶液沸點的影響點的影響 按液面下處按液面下處(xi chu)L/2(xi chu)L/2溶液的沸騰溶液的沸騰溫度來計算，液體在平均溫度下的飽和壓力：溫度來計算，液體在平均溫度下的飽和壓力：gLpp21m精品資料液柱靜壓強

27、引起液柱靜壓強引起(ynq)(ynq)的溶液溫度升高：的溶液溫度升高： )()21( ptgLpt所以沸騰所以沸騰(fitng)(fitng)液體的平均溫度為液體的平均溫度為 ： )(ptt精品資料5.2.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)(zhngf)的計算的計算（1 1）物料衡算）物料衡算 溶質(zhì)在蒸發(fā)過程溶質(zhì)在蒸發(fā)過程(guchng)(guchng)中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程(guchng)(guchng)是個定態(tài)過程是個定態(tài)過程(guchng)(guchng)，單位時間進入和，單位時間進入和離開蒸發(fā)器的量相等，即離開蒸發(fā)器的量相等，即10)(xWFFx)1 (10 xxFWWFFxx01

28、水分蒸發(fā)量：水分蒸發(fā)量： 完成液的濃度：完成液的濃度： F,x0,t0,h0D,T,HF-W,x1,t1,h1W,T,HD,T,hw精品資料（2 2）熱量衡算）熱量衡算 對蒸發(fā)器作熱量衡算，當加熱蒸汽在飽和溫對蒸發(fā)器作熱量衡算，當加熱蒸汽在飽和溫度度(wnd)(wnd)下排出時，下排出時， 損QDhHWhWFFhDHw10)(損QhHWhhFhHDw)()()(001精品資料 用以上兩個式子進行計算用以上兩個式子進行計算(j sun)時，必須預(yù)知溶時，必須預(yù)知溶液在一定濃度和溫度下的焓。對于大多數(shù)物料的蒸液在一定濃度和溫度下的焓。對于大多數(shù)物料的蒸發(fā)，可以不計溶液的濃縮熱，而由比熱求得其焓。發(fā)

29、，可以不計溶液的濃縮熱，而由比熱求得其焓。習慣上取習慣上取0為基準，即為基準，即0時的焓為零，則有時的焓為零，則有 損QtFctcWFHWTcHDw00110)()(TcTchwww0000000tctch111110tctch代入前面代入前面(qin mian)(qin mian)的兩式得：的兩式得： 精品資料 為了避免使用不同溶液濃度下的比熱，可為了避免使用不同溶液濃度下的比熱，可以近似認為溶液的比熱容和所含溶質(zhì)以近似認為溶液的比熱容和所含溶質(zhì)(rngzh)(rngzh)的濃度呈加和關(guān)系，即的濃度呈加和關(guān)系，即 損QtFctcWFHWTcHDw00110)()(0B00)1 (xcxccw

30、1B11)1 (xcxccwwWcFccWF01）整理可得：（損QttFctcHWTcHDww)()()(01010精品資料可得加熱可得加熱(ji r)(ji r)蒸汽的消耗量為：蒸汽的消耗量為： 00101)()(TcHQttFctcHWDww損rQttFcrWD損)(010如果沸點如果沸點(fidin)(fidin)進料，且忽略熱損進料，且忽略熱損失，則失，則rrWDrrWDe單位蒸汽消耗量單位蒸汽消耗量用來表示蒸汽利用的經(jīng)濟程度（或生蒸汽的利用率）用來表示蒸汽利用的經(jīng)濟程度（或生蒸汽的利用率）精品資料（3 3）蒸發(fā)器傳熱）蒸發(fā)器傳熱(chun r)(chun r)面面積的計算積的計算 由

31、傳熱由傳熱(chun r)(chun r)速率方速率方程得程得 mtKQA精品資料由于蒸發(fā)由于蒸發(fā)(zhngf)(zhngf)過程的蒸汽冷凝和溶液沸騰之間的過程的蒸汽冷凝和溶液沸騰之間的恒溫差傳熱，恒溫差傳熱， ，且蒸發(fā)，且蒸發(fā)(zhngf)(zhngf)器的熱器的熱負荷負荷 ，所以有，所以有 tTtmDrQ )()(tTKDrtTKQA精品資料5.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)(zhngf) 利用二次蒸汽的潛熱利用二次蒸汽的潛熱(qinr) 利用冷凝水的顯熱（如預(yù)熱原料液利用冷凝水的顯熱（如預(yù)熱原料液) 第一效：第一效： ，1kg生蒸汽在第一效中生蒸汽在第一效中可產(chǎn)生可產(chǎn)生1kg的二次蒸汽，將此的二次

32、蒸汽，將此1kg二次蒸汽（二次蒸汽（ ）引）引入第二效又可蒸發(fā)入第二效又可蒸發(fā)1kg水蒸氣。水蒸氣。 11WD1WD 1W5.3.1 多效蒸發(fā)蒸汽的經(jīng)濟性（利用率）多效蒸發(fā)蒸汽的經(jīng)濟性（利用率） 精品資料第二效：第二效： ，1kg生蒸汽在雙效中生蒸汽在雙效中的總蒸發(fā)量的總蒸發(fā)量 ， 所以所以 依次依次類推：類推： 三效三效 ， 效效 DWW12DWWW2213DWnnDW2DW精品資料maxDW效數(shù)效數(shù) 單效單效 雙效雙效 三效三效 四效四效 五效五效 1.10.570.911.752.53.333.70 但實際上，由于熱損失，溫度差損失等原因但實際上，由于熱損失，溫度差損

33、失等原因，單位蒸汽消耗量不可能達到如此經(jīng)濟的程度，單位蒸汽消耗量不可能達到如此經(jīng)濟的程度，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，最大的，根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，最大的 的值大致如下：的值大致如下：DW /精品資料5.3.2 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)(zhngf)流程流程 并流：并流： 溶液與蒸汽的流向相同，稱并流。溶液與蒸汽的流向相同，稱并流。逆流：逆流： 溶液與蒸汽的流向相反，稱逆流。溶液與蒸汽的流向相反，稱逆流。錯流：錯流： 溶液與蒸汽在有些效間成并流，而在有些效間溶液與蒸汽在有些效間成并流，而在有些效間成逆流。成逆流。平流：平流： 每一效都加入原料每一效都加入原料(yunlio)液的方法。液的方法。 精品資料下面以三效為例加以說

34、明：下面以三效為例加以說明： （1）并流（順流）流程）并流（順流）流程(lichng) 蒸汽流動方向：蒸汽流動方向： 123 溶液流動方向：溶液流動方向： 123 精品資料（1 1）并流流程）并流流程 優(yōu)點：優(yōu)點： 由于前效的壓強較后效高，料液可借此壓由于前效的壓強較后效高，料液可借此壓強差自動地流向后一效而無須泵送；強差自動地流向后一效而無須泵送； 溶液由前一效流入后一效處于過熱狀態(tài)會溶液由前一效流入后一效處于過熱狀態(tài)會放出放出(fn ch)(fn ch)溶液的過熱量形成自蒸發(fā)，可產(chǎn)生更溶液的過熱量形成自蒸發(fā)，可產(chǎn)生更多的二次蒸汽，因此第三效的蒸發(fā)量最大。多的二次蒸汽，因此第三效的蒸發(fā)量最大

35、。缺點：后效溫度較低，組成較高，使傳熱系數(shù)逐漸降低。缺點：后效溫度較低，組成較高，使傳熱系數(shù)逐漸降低。 精品資料（2）逆流）逆流(nli)流程流程 蒸汽流動方向：蒸汽流動方向： 321 溶液流動方向：溶液流動方向： 123 精品資料（3 3）錯流流程）錯流流程(lichng)(lichng)溶液流向：溶液流向： 312 312或或231231 蒸汽流向：蒸汽流向： 123 123優(yōu)點：兼有逆流與并流的優(yōu)點。優(yōu)點：兼有逆流與并流的優(yōu)點。 缺點：操作較復(fù)雜。缺點：操作較復(fù)雜。 精品資料（4）平流流程）平流流程 各效分別進料并分別出料，二次蒸汽多次各效分別進料并分別出料，二次蒸汽多次利用，對易結(jié)晶的物料較合適（因為利用，對易結(jié)晶的物料較合適（因為(yn wi)結(jié)晶體不便在效與效之間輸送）。結(jié)晶體不便在效與效之間輸送）。精品資料5.3.3 蒸發(fā)操作的生產(chǎn)能力蒸發(fā)操作的生產(chǎn)能力(shn chn nn l)、蒸發(fā)強度和效數(shù)的限制蒸發(fā)強度和效數(shù)