化工原理蒸發(fā)ppt課件

1、1 (Evaporation)4.1 概述概述4.2 單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)4.4 蒸發(fā)設備蒸發(fā)設備4.5 蒸發(fā)過程和設備的強化與展望蒸發(fā)過程和設備的強化與展望化工原理化工原理24. 蒸發(fā)蒸發(fā)1、掌握內容、掌握內容 單效蒸發(fā)過程與計算，如蒸發(fā)水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積計算；單效蒸發(fā)過程與計算，如蒸發(fā)水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積計算；有并行溫差及各種溫度差損失的來由及計算。蒸發(fā)器的生產能力和生產強有并行溫差及各種溫度差損失的來由及計算。蒸發(fā)器的生產能力和生產強度及其影響因素。度及其影響因素。2、熟悉內容、熟悉內容 真空蒸發(fā)的特點及其應用；多效蒸發(fā)的流程

2、及其計算要點；蒸發(fā)操作真空蒸發(fā)的特點及其應用；多效蒸發(fā)的流程及其計算要點；蒸發(fā)操作效數(shù)限制及蒸發(fā)過程的節(jié)能措施；效數(shù)限制及蒸發(fā)過程的節(jié)能措施；蒸發(fā)過程的強化。蒸發(fā)過程的強化。3、了解的內容、了解的內容 蒸發(fā)操作的特點及其在工業(yè)生產中的應用；各種蒸發(fā)器的結構特點、蒸發(fā)操作的特點及其在工業(yè)生產中的應用；各種蒸發(fā)器的結構特點、性能及應用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。性能及應用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。 34.1 概述概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應用）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應用蒸發(fā)蒸發(fā)含有不揮發(fā)性溶液在沸騰條件下受熱，含有不揮發(fā)性溶液在沸騰條件下受熱，使部分溶劑汽化為蒸汽的操作。使部分溶劑汽化為蒸汽的操作

3、。蒸發(fā)操作的基本概念：蒸發(fā)操作的基本概念：加熱蒸汽加熱蒸汽(生蒸汽生蒸汽)、二次蒸汽、單效蒸發(fā)、二次蒸汽、單效蒸發(fā) 、多效、多效蒸發(fā)蒸發(fā) 、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)44.1 概述概述蒸發(fā)操作的工程目的蒸發(fā)操作的工程目的 獲得濃縮的溶液直接作為化工產品或半成品。獲得濃縮的溶液直接作為化工產品或半成品。蒸發(fā)蒸發(fā)結晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液結晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液 脫除雜質，制取純凈的溶劑。脫除雜質，制取純凈的溶劑。（2）蒸發(fā)操作的特點）蒸發(fā)操作的特點 目的：物質的分離目的：物質的分離 實質：熱量傳遞。實質：熱量傳遞。 特點：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。特點：含有不揮

4、發(fā)溶液的沸騰傳熱。54.1 概述概述濃溶液在沸騰汽化過程中常在加熱表面上析出溶質而形成垢層，使?jié)馊芤涸诜序v汽化過程中常在加熱表面上析出溶質而形成垢層，使K下降。下降。(要求：蒸發(fā)器的結構應防止或減少結垢，且加熱面易清洗。要求：蒸發(fā)器的結構應防止或減少結垢，且加熱面易清洗。)溶液的物性對蒸發(fā)器的設計提出特殊要求。比如：溶液的物性對蒸發(fā)器的設計提出特殊要求。比如：對熱敏性溶質，要求高溫下停留時間較短。對熱敏性溶質，要求高溫下停留時間較短。濃度增加濃度增加粘度大大增大，要求特殊結構。粘度大大增大，要求特殊結構。需大量汽化熱（如何節(jié)能？需大量汽化熱（如何節(jié)能？應考慮的重要問題。應考慮的重要問題。）對于

5、水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位對于水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位二次蒸汽的溫位二次蒸汽的溫位ttT06在指定在指定p下，溶質的存在造成溶液沸點高下，溶質的存在造成溶液沸點高4.1 概述概述傳熱溫差傳熱溫差主要原因主要原因t經(jīng)濟性及節(jié)能措施經(jīng)濟性及節(jié)能措施經(jīng)濟性經(jīng)濟性 每每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，W/D。 蒸發(fā)操作的經(jīng)濟性很大程度上取決于二次蒸汽的利用。蒸發(fā)操作的經(jīng)濟性很大程度上取決于二次蒸汽的利用。節(jié)能措施節(jié)能措施(1)多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)(2)額外蒸汽的引出額外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再壓縮二次蒸汽的再壓縮(4)冷凝水熱量利用冷凝水熱量利用7（3） 蒸發(fā)操作的分類蒸發(fā)操作

6、的分類多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。按二次蒸氣的利用情況分：單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)按二次蒸氣的利用情況分：單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。4.1 概述概述8按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設

7、備簡單，操作方便，可采用敞口設備，二次蒸汽可直接排放設備簡單，操作方便，可采用敞口設備，二次蒸汽可直接排放在大氣中，但會造成大氣污染，適用于臨時性或小批量的生產。在大氣中，但會造成大氣污染，適用于臨時性或小批量的生產。加壓蒸發(fā)加壓蒸發(fā)：可提高二次蒸汽的溫度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加熱可提高二次蒸汽的溫度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加熱蒸汽的壓力較高。蒸汽的壓力較高。 4.1 概述概述9優(yōu)點：優(yōu)點： 傳熱溫度差傳熱溫度差tm ；可利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱蒸汽可利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱蒸汽 ；可防止熱敏性物料變質或分解可防止熱敏性物料變質或分解 ；沸點溫度低，減少熱損失。沸點溫度低，減

8、少熱損失。缺點：真空裝置，需消耗動力和增加設備缺點：真空裝置，需消耗動力和增加設備減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)：沸點低：沸點低適用于處理熱敏性物料。適用于處理熱敏性物料。4.1 概述概述10按操作過程是否連續(xù)分按操作過程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā) 間歇蒸發(fā)間歇蒸發(fā) :一次加料一次加料最終最終X1出料或連續(xù)加料出料或連續(xù)加料 維持液面，維持液面，X1一次出料。一次出料。 溶液濃度和沸點隨時間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多品溶液濃度和沸點隨時間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多品種的場合。種的場合。連續(xù)蒸發(fā)連續(xù)蒸發(fā):穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產過程。穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產過程。4.

9、1 概述概述114.2 單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1 單效蒸發(fā)流程單效蒸發(fā)流程4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算4.2.3 蒸發(fā)器的生產能力與生產強度蒸發(fā)器的生產能力與生產強度124.2.1 單效蒸發(fā)流程單效蒸發(fā)流程134.2.1 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算內容單效蒸發(fā)設計計算內容確定水的蒸發(fā)量確定水的蒸發(fā)量物料衡算物料衡算加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量熱量衡算熱量衡算蒸發(fā)器所需傳熱面積傳熱速率方程蒸發(fā)器所需傳熱面積傳熱速率方程1、蒸發(fā)水量的計算、蒸發(fā)水量的計算 因溶質蒸發(fā)過程不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進入和離因溶質蒸發(fā)過程不揮發(fā)，

10、且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進入和離開蒸發(fā)器的量相等，即開蒸發(fā)器的量相等，即144.2.1 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加熱蒸加熱蒸汽汽D, Ts, H二次蒸二次蒸汽汽W, T/,H/加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室110)(LxxWFFx)1 (10 xxFW水分蒸發(fā)量：水分蒸發(fā)量： WFFxx01完成液的濃度：完成液的濃度： 完成液完成液(F-W), x1, t1, cp0 , h0冷凝液冷凝液 D, Ts, hc154.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算2、加熱蒸汽消耗量的計算、加熱蒸汽消耗量的計算LcQDhhWFHWFhDH10)(或

11、或101tchpLpQrWttFcrD)(1010LcQFhhWFHWhHDQ01)(000tchprHrH,取16若原料由預熱器加熱至沸點后進料，則若原料由預熱器加熱至沸點后進料，則01tt D/W稱為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱蒸汽的經(jīng)濟性。稱為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱蒸汽的經(jīng)濟性。rrWDIf 不計熱損失，則不計熱損失，則rrWD1WDrr一般單效蒸發(fā)的能耗很大，是很不經(jīng)濟的。單效蒸發(fā)的能耗很大，是很不經(jīng)濟的。4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算173、傳熱面積的計算、傳熱面積的計算mQAKtchHDQ其中其中1tTtm4.2.2 單效蒸發(fā)設計

12、計算單效蒸發(fā)設計計算（1）傳熱平均溫度差）傳熱平均溫度差18當加熱蒸汽壓強一定時，當加熱蒸汽壓強一定時，T=const，而，而t1=?cTt1 溫差損溫差損失失溶液沸點溶液沸點升量升量液柱靜液柱靜壓頭壓頭4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算管道阻力，取管道阻力，取119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純溶劑溶液沸點的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純溶劑(水水)在同一溫度下的在同一溫度下的蒸汽壓為低，致使溶液的沸點比純溶劑蒸汽壓為低，致使溶液的沸點比純溶劑(水水)高；高； 蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過加熱管是產生的摩擦阻力，都導蒸發(fā)器中靜壓頭的影

13、響以及流體流過加熱管是產生的摩擦阻力，都導致溶液沸點的進一步上升。致溶液沸點的進一步上升。溶液沸點升高溶液沸點升高常f4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算rTf22730162. 020常壓下溶液沸點升高常壓下溶液沸點升高常atmatmpp11 ,0000tt 不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點可通過實驗測定。比如不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點可通過實驗測定。比如NaOH水溶液水溶液的沸點。的沸點。4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算21 在文獻和手冊中，可查得常壓在文獻和手冊中，可查得常壓1(atm)下某些溶液在不同濃度時的沸點下某些溶液在不同濃度時的沸點數(shù)據(jù)，但是，在蒸發(fā)操作中

14、，蒸發(fā)室的數(shù)據(jù)，但是，在蒸發(fā)操作中，蒸發(fā)室的壓力往往不是高于就是低于常壓，計算壓力往往不是高于就是低于常壓，計算非常壓強溶液的沸點的方法很多，最常非常壓強溶液的沸點的方法很多，最常見的方法是按杜林規(guī)則計算。見的方法是按杜林規(guī)則計算。4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算22杜林杜林(Dubring)發(fā)現(xiàn)：在相當寬的壓強范圍內，溶液的沸點與同壓強下溶劑發(fā)現(xiàn)：在相當寬的壓強范圍內，溶液的沸點與同壓強下溶劑的沸點成線性關系?；蛘哒f溶液在兩種壓力下的沸點之差的沸點成線性關系?；蛘哒f溶液在兩種壓力下的沸點之差( )與溶劑在與溶劑在相應的壓力下沸點之差相應的壓力下沸點之差( )的比值為一常數(shù)。即：的

15、比值為一常數(shù)。即：0AAtt 0WWttKttttWWAA0000WWAAttKtt4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算23杜林杜林(Dubring)法則如右圖法則如右圖(1)在濃度不太高的范圍內，可以認在濃度不太高的范圍內，可以認為溶液的沸點升高與壓強無關，可為溶液的沸點升高與壓強無關，可取決大氣壓的數(shù)值。取決大氣壓的數(shù)值。(2)在高溶液范圍內，只要已知兩個在高溶液范圍內，只要已知兩個壓強溶液的沸點，則其它的壓強下壓強溶液的沸點，則其它的壓強下溶液的沸點可按水的沸點作線性內溶液的沸點可按水的沸點作線性內插插(外插外插)。4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算24液柱靜壓關液柱靜

16、壓關 蒸發(fā)操作須維持一定液位長加熱管蒸發(fā)操作須維持一定液位長加熱管液柱重量和溶液沿管內流動阻力損失液柱重量和溶液沿管內流動阻力損失溶液溶液p沿管長變化沿管長變化t沿管長變化沿管長變化 按液面下處按液面下處L/2溶液的沸騰溫度來計算，液體在平均溫度下的飽和壓力：溶液的沸騰溫度來計算，液體在平均溫度下的飽和壓力：ghppav21avPav所對應所對應的飽和蒸的飽和蒸汽溫度汽溫度P所對應所對應的飽和蒸的飽和蒸汽溫度汽溫度bavTT 4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算25結論：結論： ccTTt1)(1cmTTtTt4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算26（2）總傳熱系數(shù)）總傳熱系數(shù)

17、蒸蒸 發(fā)發(fā) 器器 的的 型型 式式總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)K, W/(m2K)標準式（自然循環(huán)）標準式（自然循環(huán)）600-3000標準式（強制循環(huán)）標準式（強制循環(huán)）1200-6000懸筐式懸筐式600-3000外熱式（自然循環(huán)）外熱式（自然循環(huán)）1200-6000外熱式（強制循環(huán)）外熱式（強制循環(huán)）1200-7000升膜式升膜式1200-6000降膜式降膜式1200-3500刮板式刮板式600-200022212112121111RddddRddKKm4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算27例例4-1解：（解：（1）水分蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量hkgxxFW/6 .158483. 01 . 0

18、120001104.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加熱蒸加熱蒸汽汽D, Ts, H二次蒸二次蒸汽汽W, T/,H/加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室（2）加熱蒸汽消耗量）加熱蒸汽消耗量rQrWDLDrQL05. 0hkgrrWD/1800213795. 02304158695. 02813. 115861800WD4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算（3）傳熱面積）傳熱面積確定溶液沸點確定溶液沸點絕壓為絕壓為51KPa下：下：2 .81cT絕壓為絕壓為101.3KPa下：下：100T由水的沸點由水的沸點100時時48.3%NaOH溶液得：溶

19、液得：140At2904100-140常因二次蒸汽的真空度為因二次蒸汽的真空度為51KPa，則，則87. 023042732 .810162. 02730162. 022rTf8 .344087. 0常fkPaghppav7210381. 915002150213av4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效蒸發(fā)設計計算30查附錄查附錄72KPa得水的沸點為得水的沸點為90.42 . 92 .814 .900 ttmb2 .12612 . 98 .342 .811 cTt1 2313 .362 .1265 .143150036001021371586mtTKDrtKQAm4.2.2 單效蒸發(fā)設計計算單效

20、蒸發(fā)設計計算311、蒸發(fā)器的生產能力、蒸發(fā)器的生產能力 生產能力生產能力4.2.3 蒸發(fā)器的生產能力和生產強度蒸發(fā)器的生產能力和生產強度1tTAKQ2、生產強度、生產強度 單位時間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量單位時間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量 將蒸發(fā)裝置（包括冷凝器、泵等輔助設備）的總投資折算成單位傳熱面將蒸發(fā)裝置（包括冷凝器、泵等輔助設備）的總投資折算成單位傳熱面積的設備費表示。積的設備費表示。生產強度生產強度AWU 32設設Q損損=0，料液預熱至沸點加入，則，料液預熱至沸點加入，則t0=t=tbWrttFcQp)(010mtKrArQAWU14.2.3 蒸發(fā)器的生產能力和生產強度蒸發(fā)器的生產能力

21、和生產強度333、提高蒸發(fā)強度的措施、提高蒸發(fā)強度的措施1、加大傳熱溫差、加大傳熱溫差真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)T受鍋爐額定壓強限制受鍋爐額定壓強限制1t真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)將二次蒸汽引入冷器冷凝將二次蒸汽引入冷器冷凝1tTtm一般須用真空泵不斷將不凝性氣一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。體抽除。優(yōu)點：優(yōu)點：Ut1) 1 (2)適用于熱敏性物料適用于熱敏性物料(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源缺點：缺點：Kt1) 1 (動力費設備費，)2(4.2.3 蒸發(fā)器的生產能力和生產強度蒸發(fā)器的生產能力和生產強度342、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設計蒸發(fā)器

22、，使合理設計蒸發(fā)器，使U循循提高提高(2)及時排除加熱室中不凝性氣體及時排除加熱室中不凝性氣體(3)經(jīng)常清除垢層等經(jīng)常清除垢層等4.2.3 蒸發(fā)器的生產能力和生產強度蒸發(fā)器的生產能力和生產強度354.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 通常將每通常將每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量(W/D)稱為蒸汽的經(jīng)濟性。稱為蒸汽的經(jīng)濟性。 W/D增加增加加熱蒸汽的利用率增大。加熱蒸汽的利用率增大。 作為工程技術人員，必須設法盡量節(jié)省加熱蒸汽的消耗量，以提高加作為工程技術人員，必須設法盡量節(jié)省加熱蒸汽的消耗量，以提高加熱蒸汽的消耗量，以提高加熱蒸汽的利用率，那么采用什么措施才能過到此熱蒸汽的消耗量，以

23、提高加熱蒸汽的利用率，那么采用什么措施才能過到此目的呢？目的呢？(1)利用二次蒸汽的潛熱利用二次蒸汽的潛熱(最普通的方法是多效蒸發(fā)最普通的方法是多效蒸發(fā))(2)利用冷凝水的顯熱利用冷凝水的顯熱(如預熱原料液如預熱原料液)1、多效蒸發(fā)、多效蒸發(fā) 特點：二次蒸發(fā)的溫位特點：二次蒸發(fā)的溫位加熱蒸汽的溫位，操作壓強加熱蒸汽的溫位，操作壓強P后后p2p3，料液流動須泵輸送。，料液流動須泵輸送。 各效進料（末效除外）都較沸點低，自蒸發(fā)不會發(fā)生，所需要熱各效進料（末效除外）都較沸點低，自蒸發(fā)不會發(fā)生，所需要熱量大。量大。 4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)38（3）平流加料）平流加料 二次蒸汽多次被利用，料液每效單二

24、次蒸汽多次被利用，料液每效單獨進出，適合易結晶物料。獨進出，適合易結晶物料。優(yōu)點：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量優(yōu)點：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量W分配各效，分配各效，但僅有第一效使用加熱蒸汽但僅有第一效使用加熱蒸汽W/D大大大大增加。增加。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)392、額外蒸汽的引出、額外蒸汽的引出 將有二次蒸汽移作它用（如將有二次蒸汽移作它用（如用作預熱料液）用作預熱料液）能耗大大降低。能耗大大降低。 對于多效蒸發(fā)，末效多處于對于多效蒸發(fā)，末效多處于負壓，二次蒸汽溫位太低，難以負壓，二次蒸汽溫位太低，難以再利用，可在前幾效引出。再利用，可在前幾效引出。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)40說明：在相同說明：在相同W下，某效

25、引出下，某效引出Ei，必然要在第一效補加加熱蒸汽，必然要在第一效補加加熱蒸汽 ，if ，額外蒸汽引出并無經(jīng)濟效益；而實際上，額外蒸汽引出并無經(jīng)濟效益；而實際上， 在相同在相同W下，經(jīng)下，經(jīng)濟性好，濟性好， ，但是整個生產蒸汽利用率，但是整個生產蒸汽利用率 ，因此，只要，因此，只要Ei能被它能被它用，用， ，加熱蒸汽利用率，加熱蒸汽利用率 ，但是太后效引出的二次蒸汽沒有用，因，但是太后效引出的二次蒸汽沒有用，因為為 ，用途有限。，用途有限。DDEiDEiDDWDWDiTpii3、二次蒸汽的再壓縮、二次蒸汽的再壓縮特點特點：二次蒸汽絕熱壓縮：二次蒸汽絕熱壓縮t升高升高再次作加熱劑用再次作加熱劑用

26、須一定量的壓縮功。須一定量的壓縮功。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)41壓縮方法壓縮方法機械壓縮（軸流式離心式壓縮機），如下圖機械壓縮（軸流式離心式壓縮機），如下圖蒸汽動力壓縮（蒸汽噴射泵），如下圖蒸汽動力壓縮（蒸汽噴射泵），如下圖4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)42說明：說明：妥善設計蒸汽再壓縮，能量利用可勝過妥善設計蒸汽再壓縮，能量利用可勝過35效的多效蒸發(fā)。效的多效蒸發(fā)。經(jīng)濟效益上升經(jīng)濟效益上升壓縮比不能太大壓縮比不能太大tTA 所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點上升較大的所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點上升較大的情況。情況。壓縮機的投資較大，且需維護保養(yǎng)。壓縮機的投資較大，且需維護保養(yǎng)。4、冷凝水熱量的利用、冷凝水

27、熱量的利用（1）熱冷凝水可預熱料液）熱冷凝水可預熱料液（2）冷凝水減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸）冷凝水減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸汽一起進入后一效。汽一起進入后一效。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)43 多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟性好，減少加熱蒸汽消耗量，但多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟性好，減少加熱蒸汽消耗量，但是多效蒸發(fā)是以犧牲設備生產強度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟性。實際情況，效是多效蒸發(fā)是以犧牲設備生產強度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟性。實際情況，效數(shù)增加數(shù)增加W/D并非成倍增加（見下表），而設備費成倍增加，所以優(yōu)化。并非成倍增加（見下表），而設備費成倍增加，所以優(yōu)化。UQ矛盾矛盾4.3 多

28、效蒸發(fā)多效蒸發(fā)444.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)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（D/W）min的理的理論值論值10.50.330.250.2（D/W）min的實的實測值測值1.10.570.40.30.27是不是效數(shù)越多越是不是效數(shù)越多越好好? ?454.4 蒸發(fā)設備蒸發(fā)設備4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器4.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型4.4.3 蒸發(fā)裝置的附屬設備和機械蒸發(fā)裝置的附屬設備和機械 464.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器結構：加熱室、流動（或循環(huán)）通道、汽液分離空間。結構：加熱室、流動（或循環(huán)）通道、汽液分離空間。按照溶液在加熱室中的運動的情況，可將蒸發(fā)器分為循環(huán)型和單程型（不按

29、照溶液在加熱室中的運動的情況，可將蒸發(fā)器分為循環(huán)型和單程型（不循環(huán)）兩類。循環(huán)）兩類。1、循環(huán)型蒸發(fā)器、循環(huán)型蒸發(fā)器 特點：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，因而可以提高傳熱效果。由于引起特點：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，因而可以提高傳熱效果。由于引起循環(huán)運動的原因不同。有分為自然循環(huán)型和強制循環(huán)型兩類。循環(huán)運動的原因不同。有分為自然循環(huán)型和強制循環(huán)型兩類。 自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產生密度差引起。自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產生密度差引起。 強制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動。強制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動。47（1）垂直短管式（垂直短管式（又稱為中央循環(huán)管式），又稱為中央循環(huán)管式），也稱

30、為標準式蒸發(fā)器也稱為標準式蒸發(fā)器結構：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、結構：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器除沫器特點：特點：蒸汽走殼程，溶液走管程，蒸汽走殼程，溶液走管程，d中中d管管，A中中=(40100)%A橫總橫總細管中單位體積細管中單位體積A大，含汽率高大，含汽率高中央循環(huán)管單位體積中央循環(huán)管單位體積A小，含汽率低小，含汽率低有組織循環(huán)有組織循環(huán)中管4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器48（2）外加熱式外加熱式特點：特點：加熱管長，給熱系數(shù)增大加熱管長，給熱系數(shù)增大循環(huán)管不再受熱，密度差大循環(huán)管不再受熱，密度差大強化循環(huán)強化循環(huán)加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器49（3）

31、強制循環(huán)蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器502、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料） 物料一次通過加熱面即可完成濃縮要求，離開加物料一次通過加熱面即可完成濃縮要求，離開加熱管的溶液及時加以冷卻。熱管的溶液及時加以冷卻。（1）升膜式升膜式 原理：熱的料液自蒸發(fā)器底部進入加熱管內迅速氣原理：熱的料液自蒸發(fā)器底部進入加熱管內迅速氣化，在蒸氣的帶動下，溶液沿管壁呈膜狀迅速上升，化，在蒸氣的帶動下，溶液沿管壁呈膜狀迅速上升，并繼續(xù)蒸發(fā)，當?shù)竭_分離室和二次蒸氣分離后即可得并繼續(xù)蒸發(fā)，當?shù)竭_分離室和二次蒸氣分離后即可得到完成液。到完成液。 不適宜粘度

32、不適宜粘度50mPa.s，易結晶，易結晶，結垢料液。結垢料液。4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器51（2）降膜式降膜式 其結構原理與升膜式類似。區(qū)別在于：料液在其結構原理與升膜式類似。區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝有液體分布器，以使液體成膜；對濃度較高，粘度有液體分布器，以使液體成膜；對濃度較高，粘度較大溶液也適用；結構較復雜。適宜粘度較大溶液也適用；結構較復雜。適宜粘度50450mPa.s。不易結晶的料液。不易結晶的料液。降膜式液體分布降膜式液體分布4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器52（3）旋轉刮板式蒸發(fā)器）旋轉刮板式蒸發(fā)器為高粘度溶液

33、的蒸發(fā)而設計為高粘度溶液的蒸發(fā)而設計間隙式刮板、轉子式刮板間隙式刮板、轉子式刮板主要特點：籍外力強制料液膜狀流動主要特點：籍外力強制料液膜狀流動缺點：結構復雜，制造要求高，缺點：結構復雜，制造要求高，加熱面積不大，且需消耗一定動力。加熱面積不大，且需消耗一定動力。4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器534.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型選型時，一般考慮以下原則：選型時，一般考慮以下原則：z溶液的粘度：蒸發(fā)過程中，溶液粘度變化的情況，是選型時很重要的因素溶液的粘度：蒸發(fā)過程中，溶液粘度變化的情況，是選型時很重要的因素。z高粘度的溶液應選用對其適應性好的蒸發(fā)器，如強制循環(huán)型、降膜式、刮高粘度的溶液應選用對其

34、適應性好的蒸發(fā)器，如強制循環(huán)型、降膜式、刮板攪拌薄膜式等；板攪拌薄膜式等；z溶液的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性差的物料，應選用滯料量少，停留時間短的溶液的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性差的物料，應選用滯料量少，停留時間短的蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器544.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型z有晶體析出的溶液：選用溶液流動速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在加熱管有晶體析出的溶液：選用溶液流動速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在加熱管內停留時間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、強制循環(huán)蒸發(fā)器內停留時間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、強制循環(huán)蒸發(fā)器z易發(fā)泡的溶液：泡沫的產生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應選用溶易發(fā)泡的溶液

35、：泡沫的產生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應選用溶液湍動程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強制循環(huán)式、升液湍動程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強制循環(huán)式、升膜式等；條件允許時，也可將分離室加大膜式等；條件允許時，也可將分離室加大554.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管采用特殊材質制成，或內壁襯以有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管采用特殊材質制成，或內壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒燃燒蒸發(fā)器。耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒燃燒蒸發(fā)器。易結垢的溶液：蒸發(fā)器使用一段時間后，就會有污垢產生，垢層的導熱系易結垢的

36、溶液：蒸發(fā)器使用一段時間后，就會有污垢產生，垢層的導熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應選用便于清洗和溶液循環(huán)速度大的增大器，數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應選用便于清洗和溶液循環(huán)速度大的增大器，如懸筐式、強制循環(huán)式、浸沒燃燒式等。如懸筐式、強制循環(huán)式、浸沒燃燒式等。z溶液的處理量：溶液的處理量也是選型時應考慮的因素。處理量小的，選溶液的處理量：溶液的處理量也是選型時應考慮的因素。處理量小的，選用尺寸較大的單效蒸發(fā)，處理量大的，選用尺寸適宜的多效蒸發(fā)。用尺寸較大的單效蒸發(fā)，處理量大的，選用尺寸適宜的多效蒸發(fā)。常見蒸發(fā)器的性能見教材常見蒸發(fā)器的性能見教材231頁表頁表4-3。564.4.3 蒸發(fā)裝置的輔

37、助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械 蒸發(fā)輔助設備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。蒸發(fā)輔助設備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。1、除沫器（汽液分離器）、除沫器（汽液分離器） 籍液滴運動的慣性撞擊金屬物或壁面而被捕獲集，盡可能完全分離二次籍液滴運動的慣性撞擊金屬物或壁面而被捕獲集，盡可能完全分離二次蒸汽夾帶許多液沫。蒸汽夾帶許多液沫。 絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。 57除沫器除沫器 絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。 4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械582、冷凝器、冷凝器 因為二次蒸汽多為水蒸汽，所以一般情況下

38、因為二次蒸汽多為水蒸汽，所以一般情況下以使用混合式冷凝器居多。以使用混合式冷凝器居多。 逆流高位混合式冷逆流高位混合式冷凝器（常負壓操作）凝器（常負壓操作）大氣腿大氣腿真空泵：抽不凝性真空泵：抽不凝性氣體氣體4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械593、真空裝置、真空裝置 當蒸發(fā)器在負壓下操作時，無論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝當蒸發(fā)器在負壓下操作時，無論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，真空裝置。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及

39、冷卻水中溶解的不凝性氣而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的不凝性氣體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)操作的真空度。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復式或旋轉式操作的真空度。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復式或旋轉式真空泵等。真空泵等。4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械604、疏水器、疏水器作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排出加熱室外。出加熱室外。形式：形式：(1) 熱動力式熱動力式(2) 鐘形浮子式鐘形浮子式(3) 脈沖式脈沖式1-冷凝水入口；2-冷凝水出口；3-排出管；4-背壓室；5-濾網(wǎng)；6-閥片 4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械61(1) 熱動力式熱動力式(2) 鐘形浮子式鐘形浮子式4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械62(3) 脈沖式脈沖式4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械蒸發(fā)裝置的輔助設備和機械63（1） 研制開發(fā)新型高效蒸發(fā)器研制開發(fā)新型高效蒸發(fā)器這方面工