化工原理蒸發(fā)、結(jié)晶、冷凍濃縮

1、第五章 蒸發(fā)、結(jié)晶、冷凍濃縮第一節(jié) 蒸發(fā)一、蒸發(fā)的基本概念和理論（一）蒸發(fā)的目的蒸發(fā)式根據(jù)溶液中溶質(zhì)與溶劑揮發(fā)性的差異，將溶液加熱至沸騰狀態(tài)，使其中的一部分溶劑發(fā)生汽化并被排除，以提高溶液中溶質(zhì)濃度的操作。由于固體溶質(zhì)通常是不揮發(fā)的，所以蒸發(fā)也不是揮發(fā)性溶質(zhì)與揮發(fā)性溶劑的分離過程，它是化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)中常用的一中操作單元。（二）蒸發(fā)的基本過程蒸發(fā)過程主要由兩部分組成：（1）加熱料液，使溶劑汽化；（2）除去二次蒸汽。通常情況下，前者在蒸發(fā)器中進(jìn)行，后者在冷凝器中進(jìn)行。（三）蒸發(fā)操作的必要條件蒸發(fā)操作主要由加熱和分離兩部分組成。因此，要使蒸發(fā)操作得以順利進(jìn)行，必須同時(shí)滿足兩個(gè)必要條件：（1）

2、有源源不斷的熱能供應(yīng)；（2）及時(shí)排除二次蒸汽。（四）蒸發(fā)過程的特點(diǎn)（1）傳熱性質(zhì)（2）溶液性質(zhì)（五）蒸發(fā)過程的分類1.按操作壓強(qiáng)分類：常壓蒸發(fā)、真空蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、2.按蒸發(fā)器的效數(shù)分類：單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、3.操作方式分類：間歇蒸發(fā)、連續(xù)蒸發(fā)二、蒸發(fā)裝置及其選型蒸發(fā)器是蒸發(fā)裝置中的主體設(shè)備，其型式有多種，大致可分為循環(huán)型和非循環(huán)型（單程型）兩大類。（一）循環(huán)型蒸發(fā)1.中央循環(huán)管式蒸發(fā)2.懸筐式蒸發(fā)器3.外加熱式蒸發(fā)器4.列文式蒸發(fā)器5.強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器（二）循環(huán)型（單程型）蒸發(fā)器1.升膜式蒸發(fā)器2.降膜式蒸發(fā)器3.刮板式蒸發(fā)器（三）蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備1.除沫器2.冷凝器（四）蒸發(fā)器的選用三、單

3、效蒸發(fā)（一）單效蒸發(fā)流程（二）單效蒸發(fā)計(jì)算1.水分蒸發(fā)量的計(jì)算設(shè)溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，故進(jìn)出口溶液中的溶質(zhì)質(zhì)量不變。對蒸發(fā)器作溶質(zhì)的物料衡算，可得水分蒸發(fā)量完成液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)式中 F原料液量，kg/h 原料液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 完成液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù) W水分蒸發(fā)量，kg/h2.加熱蒸汽消耗量的計(jì)算對圖512系統(tǒng)作熱量衡算，可得式中 加熱蒸汽的焓，kJ/h 二次蒸汽的焓，kJ/h 冷凝水的焓，kJ/h 完成液的焓，kJ/h 原料液的焓，kJ/h 加熱蒸汽消耗量，kg/h 蒸發(fā)器的熱損失，kJ/h由上式可得加熱蒸汽消耗量為定義，稱為單位蒸汽消耗量，即每汽化1kg水所需要消耗的加熱蒸汽量。這是蒸

4、發(fā)器的一項(xiàng)重要的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。3.傳熱面積的計(jì)算根據(jù)間壁式換熱器的傳熱速率方程可得（1）蒸發(fā)器的熱負(fù)荷Q（2）傳熱系數(shù)K（3）加熱室的有效溫差四、多效蒸發(fā)（一）多效蒸發(fā)的原理及特點(diǎn)（二）多效蒸發(fā)流程（三）多效蒸發(fā)的效數(shù)第二節(jié) 結(jié)晶結(jié)晶是固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸汽、溶液或熔融物中析出的過程。具有如下特點(diǎn)：（1）能從雜質(zhì)含量較多的溶液或多組分熔融混合物中產(chǎn)生純凈的晶體；（2）能量消耗少，操作溫度低，對熱敏性物料特別適宜；（3）晶體產(chǎn)品包裝、運(yùn)輸、貯存或使用都很方便。一、結(jié)晶的基本概念和理論（一）晶體的特性1.晶體的結(jié)構(gòu)和形狀2.晶體的性質(zhì)（1）自范性（2）均勻性（3）各向異性（二）溶解度與溶液內(nèi)的相平衡（三）結(jié)晶過程1.晶核形成2.晶體長大（四）影響結(jié)晶速度的主要因素1.過飽和度2.溫度3.液膜的厚度4.黏度二、結(jié)晶方法與設(shè)備（一）結(jié)晶方法1.冷卻式結(jié)晶2.蒸發(fā)式結(jié)晶3.真空冷卻式結(jié)晶（二）結(jié)晶設(shè)備第三節(jié) 冷凍濃縮一、冷凍濃縮的基本概念和理論（一）冷凍濃縮過程的相平衡（二）冷凍濃縮的結(jié)晶過程（三）冰晶濃縮的分離二、冷凍濃縮的裝置系統(tǒng)（一）冷凍濃縮的結(jié)晶裝置1.直接冷卻式真空冷凍