FE第六章 蒸發(fā)

1、第第 六六 章章 蒸發(fā)蒸發(fā) Evaporation第一節(jié)第一節(jié) 蒸發(fā)概述蒸發(fā)概述第二節(jié)第二節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)第四節(jié)第四節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)第一節(jié)第一節(jié) 蒸發(fā)概述蒸發(fā)概述6.1 6.1 食品物料的蒸發(fā)食品物料的蒸發(fā)6-26-2 蒸發(fā)的操作方法蒸發(fā)的操作方法將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液中部分將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的稀溶液中部分溶劑汽化、除去的單元操作。溶劑汽化、除去的單元操作。6.1 6.1 食品物料的蒸發(fā)食品物料的蒸發(fā)1.1.食品物料蒸發(fā)的目的食品物料蒸發(fā)的目的（1） 除去食品中大量的水分除去食品中大量的水分減少包裝、貯藏和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用減少包裝、貯藏和運(yùn)輸?shù)馁M(fèi)用例：例：w

2、s=5%,100 tws = 28%,18 t（2） 提高制品濃度，增加制品的貯藏性提高制品濃度，增加制品的貯藏性主要作用：主要作用：aw 至微生物學(xué)上安全至微生物學(xué)上安全（3） 經(jīng)常用作干燥或更完全脫水的預(yù)處理過程經(jīng)常用作干燥或更完全脫水的預(yù)處理過程如：制奶粉先將牛奶蒸發(fā)濃縮至如：制奶粉先將牛奶蒸發(fā)濃縮至4552%（4） 用作某些結(jié)晶操作的預(yù)處理過程用作某些結(jié)晶操作的預(yù)處理過程2.2.食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)（1）熱敏性）熱敏性常采用常采用HTST蒸發(fā)、真空蒸發(fā)，蒸發(fā)、真空蒸發(fā)，用長管膜式、攪拌膜式蒸發(fā)器用長管膜式、攪拌膜式蒸發(fā)器（2）腐蝕性）腐蝕性采不銹鋼等耐腐蝕材料采

3、不銹鋼等耐腐蝕材料（3） 黏稠性黏稠性采用強(qiáng)力循環(huán)和攪拌采用強(qiáng)力循環(huán)和攪拌（4） 結(jié)垢性結(jié)垢性料液流速的沖刷作用料液流速的沖刷作用（5）泡沫性）泡沫性加消泡劑，用除沫器加消泡劑，用除沫器（6）揮發(fā)性）揮發(fā)性加香氣成份回收裝置加香氣成份回收裝置6-26-2 蒸發(fā)的操作方法蒸發(fā)的操作方法1 1蒸發(fā)的基本過程蒸發(fā)的基本過程加熱蒸汽和二次蒸汽加熱蒸汽和二次蒸汽 蒸發(fā)需要不斷的供給熱能。蒸發(fā)需要不斷的供給熱能。工業(yè)上采用的熱源通常為水蒸工業(yè)上采用的熱源通常為水蒸氣，而蒸發(fā)的物料大多是水溶氣，而蒸發(fā)的物料大多是水溶液，蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的蒸汽也是水液，蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的蒸汽也是水蒸氣。為了區(qū)別，將加熱的蒸蒸氣。為了區(qū)別

4、，將加熱的蒸汽稱為汽稱為加熱蒸汽加熱蒸汽，而由溶液蒸，而由溶液蒸發(fā)出來的蒸汽稱之為發(fā)出來的蒸汽稱之為二次蒸汽二次蒸汽。2.常壓蒸發(fā)和真空蒸發(fā)常壓蒸發(fā)和真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：真空蒸發(fā)的優(yōu)點(diǎn)：1）物料沸騰溫度降低，避免或減少物料受高溫所）物料沸騰溫度降低，避免或減少物料受高溫所產(chǎn)生的質(zhì)變；產(chǎn)生的質(zhì)變；2）沸騰溫度降低，提高了熱交換的溫度差，增加）沸騰溫度降低，提高了熱交換的溫度差，增加了傳熱強(qiáng)度，所需的傳熱面積減小；了傳熱強(qiáng)度，所需的傳熱面積減?。?）溶液沸點(diǎn)低，可以利用溫度較低的二次蒸汽作）溶液沸點(diǎn)低，可以利用溫度較低的二次蒸汽作熱源，可采用雙效或多效蒸發(fā)，提高熱能利用率；熱源，可采用雙效或多

5、效蒸發(fā)，提高熱能利用率；4）由于物料沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)器熱損失減少。）由于物料沸點(diǎn)降低，蒸發(fā)器熱損失減少。 將熱溶液的壓力降到低于溶液溫度下的將熱溶液的壓力降到低于溶液溫度下的飽和壓力，則部分水將在壓力降低的瞬間沸飽和壓力，則部分水將在壓力降低的瞬間沸騰汽化騰汽化,就是閃蒸。就是閃蒸。4. 單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā) 效（效（effect）是指蒸汽被利用的次數(shù)。是指蒸汽被利用的次數(shù)。5.熱泵蒸發(fā)熱泵蒸發(fā) 熱泵（熱泵（heat pump）提高二次蒸汽的壓力提高二次蒸汽的壓力和溫度，重新用作蒸發(fā)的加熱蒸汽。和溫度，重新用作蒸發(fā)的加熱蒸汽。6.間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā)3.閃蒸閃蒸(

6、flash evaporation)最大優(yōu)點(diǎn)：避免結(jié)垢最大優(yōu)點(diǎn)：避免結(jié)垢1 1）熱能的供應(yīng)：熱能的供應(yīng)：它包括維持沸騰的溫度、補(bǔ)充它包括維持沸騰的溫度、補(bǔ)充因因溶劑汽化所帶走的熱量、設(shè)備消耗的熱量溶劑汽化所帶走的熱量、設(shè)備消耗的熱量等；等；2 2）溶劑蒸汽的排除；溶劑蒸汽的排除；蒸發(fā)過程的完成有兩個(gè)必要條件：蒸發(fā)過程的完成有兩個(gè)必要條件：6-6-7 7 蒸發(fā)器蒸發(fā)器6.6.7A 7A 循環(huán)型蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器6.6.7B 7B 非循環(huán)型蒸發(fā)器非循環(huán)型蒸發(fā)器6-6-8 8 蒸發(fā)的輔助設(shè)備蒸發(fā)的輔助設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備用于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、用于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾

7、或提純蒸餾或提純 強(qiáng)制循環(huán)式強(qiáng)制循環(huán)式懸框式懸框式中央循環(huán)管式中央循環(huán)管式（又稱標(biāo)準(zhǔn)式）（又稱標(biāo)準(zhǔn)式）自然循環(huán)式：自然循環(huán)式：外熱式外熱式 升膜、降膜、升升膜、降膜、升- -降膜、降膜、刮板攪拌薄膜刮板攪拌薄膜溶液呈膜狀流動(dòng)、停留時(shí)間短溶液呈膜狀流動(dòng)、停留時(shí)間短單程式（單程式（膜式膜式）：）：循環(huán)式循環(huán)式（非膜式）（非膜式）分類分類間接加間接加熱式熱式直接加直接加熱式熱式n主要為啤酒廠的麥芽汁煮沸鍋，常在常主要為啤酒廠的麥芽汁煮沸鍋，常在常壓下進(jìn)行：壓下進(jìn)行：n將糊化，糖化，過濾后的麥芽汁煮沸，將糊化，糖化，過濾后的麥芽汁煮沸，濃縮到一定的發(fā)酵糖度濃縮到一定的發(fā)酵糖度n兩種類型：夾套加熱式和內(nèi)

8、置加熱式兩種類型：夾套加熱式和內(nèi)置加熱式-加加熱器位于鍋體內(nèi)熱器位于鍋體內(nèi)麥芽汁煮沸鍋麥芽汁煮沸鍋夾套加熱式夾套加熱式列管式列管式內(nèi)加熱器內(nèi)加熱器的煮沸鍋的煮沸鍋6.7A 循環(huán)型蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器1.1.中央循環(huán)管蒸發(fā)器中央循環(huán)管蒸發(fā)器6-6-7 7 蒸發(fā)器蒸發(fā)器基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)1）鍋體：鍋體：鍋底、加熱室鍋底、加熱室蒸汽容納空間蒸汽容納空間2 2）加熱器體：）加熱器體：中央循環(huán)管中央循環(huán)管( (截面積為總面積的截面積為總面積的40%40%100%100%）和上下管板及加熱）和上下管板及加熱管束（直徑管束（直徑25mm25mm75mm)75mm)，液料在管內(nèi)流動(dòng)而加熱蒸液料在管內(nèi)流動(dòng)而加熱蒸汽

9、在管束之間流動(dòng)。汽在管束之間流動(dòng)。料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液 適用于處理量大、結(jié)垢不嚴(yán)重的物系。適用于處理量大、結(jié)垢不嚴(yán)重的物系。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：（1 1）循環(huán)速度較低，管內(nèi)流速）循環(huán)速度較低，管內(nèi)流速0.50.5m/sm/s；（2 2）溶液在加熱室中不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完成液溶液在加熱室中不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液粘度大、沸點(diǎn)高，有效溫度差小。的濃度，因而溶液粘度大、沸點(diǎn)高，有效溫度差小。（3 3）設(shè)備的清洗和維修也不夠方便。）設(shè)備的清洗和維修也不夠方便。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溶液循環(huán)好、傳熱效率高；溶液循環(huán)好、傳熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制作方

10、便、操作可靠結(jié)構(gòu)緊湊、制作方便、操作可靠1.1.中央循環(huán)管蒸發(fā)器中央循環(huán)管蒸發(fā)器2.2.懸筐式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器 液體在外側(cè)環(huán)形通道液體在外側(cè)環(huán)形通道下降，循環(huán)速度更大。下降，循環(huán)速度更大。 懸筐式加熱室可取出，懸筐式加熱室可取出，便于清洗、維修。便于清洗、維修。料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液3.3.外加熱式蒸發(fā)器外加熱式蒸發(fā)器13料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液外加熱式蒸發(fā)器外加熱式蒸發(fā)器料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液升膜式蒸發(fā)器工作原理：升膜式蒸發(fā)器工作原理：物物料從加熱器下部進(jìn)入，在加料從

11、加熱器下部進(jìn)入，在加熱管內(nèi)被加熱蒸發(fā)拉成液膜，熱管內(nèi)被加熱蒸發(fā)拉成液膜，濃度液在二次蒸汽帶動(dòng)下一濃度液在二次蒸汽帶動(dòng)下一起上升，從加熱器上端沿汽起上升，從加熱器上端沿汽液分離器筒體的切線方向進(jìn)液分離器筒體的切線方向進(jìn)入分離器，濃縮液從分離器入分離器，濃縮液從分離器底部排出，二次蒸汽進(jìn)入冷底部排出，二次蒸汽進(jìn)入冷凝器。凝器。6.7B 非循環(huán)型蒸發(fā)器非循環(huán)型蒸發(fā)器1.1.長管式蒸發(fā)器長管式蒸發(fā)器 可分為升膜蒸發(fā)器和可分為升膜蒸發(fā)器和降膜蒸發(fā)器。降膜蒸發(fā)器。升膜式蒸發(fā)器升膜式蒸發(fā)器6.7B 非循環(huán)型蒸發(fā)器非循環(huán)型蒸發(fā)器1.1.長管式蒸發(fā)器長管式蒸發(fā)器料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成

12、液冷凝液冷凝液管式升膜蒸發(fā)器管式升膜蒸發(fā)器BM系列薄膜蒸發(fā)器系列薄膜蒸發(fā)器 ：蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。設(shè)備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造，具有良好的耐腐蝕性能。 升膜蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器的缺點(diǎn)是的缺點(diǎn)是料液在管下部的積存。料液在管下部的積存。 工作原理：工作原理：物料從加物料從加熱管上部進(jìn)入，經(jīng)分配熱管上部進(jìn)入，經(jīng)分配器導(dǎo)流管進(jìn)入加熱管，器導(dǎo)流管進(jìn)入加熱管，沿管壁成膜狀向下流。沿管壁成膜狀向下流。降膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器關(guān)鍵關(guān)鍵使料液均勻分布于各加熱管使料液均勻分布于各加熱管關(guān)鍵要有性能優(yōu)良的關(guān)鍵要有性能優(yōu)良的料液分布器料液分布器降膜蒸發(fā)器主要優(yōu)點(diǎn)是：降膜蒸發(fā)器主要優(yōu)點(diǎn)是： 因無靜液壓效應(yīng)，因無靜液

13、壓效應(yīng)，物料沸點(diǎn)均勻，傳熱系物料沸點(diǎn)均勻，傳熱系數(shù)高，停留時(shí)間短，不數(shù)高，停留時(shí)間短，不易結(jié)垢。易結(jié)垢。料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液降降膜膜蒸蒸發(fā)發(fā)器器降膜式蒸發(fā)器的分布器降膜式蒸發(fā)器的分布器齒縫分配齒縫分配凹端面錐體導(dǎo)流凹端面錐體導(dǎo)流螺旋槽導(dǎo)流螺旋槽導(dǎo)流切線進(jìn)料旋流器切線進(jìn)料旋流器 2.2.刮膜蒸發(fā)器刮膜蒸發(fā)器料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液冷凝液冷凝液升膜式蒸發(fā)器：升膜式蒸發(fā)器：適用于黏適用于黏度小于度小于0.05Pas、蒸發(fā)量蒸發(fā)量較大者；較大者；降膜式蒸發(fā)器：降膜式蒸發(fā)器：適用于黏適用于黏度在度在0.050.4Pas、蒸蒸發(fā)量較小

14、者；發(fā)量較小者；刮板式蒸發(fā)器：刮板式蒸發(fā)器：適用于黏適用于黏度大于度大于110Pas及以上及以上者。者。刮板刮板 3. 3.板式蒸發(fā)器板式蒸發(fā)器汽液分離器：汽液分離器：離心式（二次蒸汽和濃縮液在一起）離心式（二次蒸汽和濃縮液在一起）板式加熱器：板式加熱器：4 4片傳熱板組成一個(gè)板單元；片傳熱板組成一個(gè)板單元；加熱板間蒸汽與物料之流程加熱板間蒸汽與物料之流程板式蒸發(fā)器板式蒸發(fā)器68 蒸發(fā)的輔助設(shè)備蒸發(fā)的輔助設(shè)備1.冷凝器冷凝器 低位式低位式冷冷凝器產(chǎn)生的凝器產(chǎn)生的冷凝水用抽冷凝水用抽水泵抽走。水泵抽走。 高位式高位式冷冷凝器置于凝器置于10m以上的高位，以上的高位，下部連接一根下部連接一根很長的

15、很長的氣壓管氣壓管，靠靜液壓作用靠靜液壓作用把冷凝水排出。把冷凝水排出。冷凝水的排出冷凝水的排出2.2. 真空泵真空泵3.3.捕沫器捕沫器（1） 慣性型捕沫器慣性型捕沫器（2） 離心型捕沫器離心型捕沫器（3） 表面型捕沫器表面型捕沫器 6- 6-3 3 蒸發(fā)的傳熱溫差蒸發(fā)的傳熱溫差 6-6-4 4 單效蒸發(fā)的計(jì)算單效蒸發(fā)的計(jì)算 6-5 6-5 蒸發(fā)的傳熱溫差蒸發(fā)的傳熱溫差 蒸發(fā)操作的特點(diǎn)：蒸發(fā)操作的特點(diǎn)： 傳熱壁一側(cè)是蒸汽冷凝放熱，另一側(cè)的溶液沸騰吸傳熱壁一側(cè)是蒸汽冷凝放熱，另一側(cè)的溶液沸騰吸熱，熱，=KA=KAT T。沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高 蒸發(fā)的物料是溶有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液。由拉烏爾定蒸發(fā)的物料是

16、溶有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液。由拉烏爾定律可知：在相同溫度下，溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑囊停煽芍涸谙嗤瑴囟认?，溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑囊停虼耍谙嗤膲毫ο?，因此，在相同的壓力下，溶液的沸點(diǎn)高于溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。故當(dāng)加熱蒸汽溫度一定時(shí)，蒸發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫差就比故當(dāng)加熱蒸汽溫度一定時(shí)，蒸發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫差就比蒸發(fā)純?nèi)軇r(shí)來得小，而溶液的濃度越大，這種影響就蒸發(fā)純?nèi)軇r(shí)來得小，而溶液的濃度越大，這種影響就越顯著。越顯著。 6-5 6-5 蒸發(fā)器的換熱溫差蒸發(fā)器的換熱溫差 總溫差總溫差有效換熱溫差有效換熱溫差tTT溫差損失溫差損失引起溫差損失的原因有三：引起溫差損失的原因有三：1

17、. 1. 溶液的沸點(diǎn)升高溶液的沸點(diǎn)升高吉辛柯公式吉辛柯公式av216.2hTT1TcTsa常壓溶液沸點(diǎn)升高常壓溶液沸點(diǎn)升高, KcstTTT1TTTscTT 12.2.液層靜壓效應(yīng)液層靜壓效應(yīng)2gh/ppmTTm 食品工業(yè)上經(jīng)常采用真空蒸發(fā)，食品工業(yè)上經(jīng)常采用真空蒸發(fā)，由靜壓效應(yīng)引起的溫差損失由靜壓效應(yīng)引起的溫差損失，顯得特別突出，顯得特別突出同樣是同樣是p = 10kPa： 515kPa, T = 21.1K ! 90100kPa, T = 3.2Khppm3. 3. 蒸汽流動(dòng)的能量損失蒸汽流動(dòng)的能量損失 一般取一般取1.5K0.5 例例 (習(xí)題習(xí)題1,p.218 ) ws = 0.30 的

18、番茄醬的番茄醬,求求 ：(1)常壓；常壓；(2)pvm = 95kPa解解 (1) 常壓常壓 ws = 0.30, 查表查表6-1 0 0. .6 6K Ka（2）vmapppp = 101-95 = 6kPa查飽和水蒸氣表（查飽和水蒸氣表（p.430）：）：T = 35.6 r = 2411 kJ/kg 0 0. .3 38 8K K1 10 02 24 41 11 13 35 5. .6 62 27 73 3. .2 21 16 6. .2 23 32 2 6 . 0ar rT T2 216.216.2 例例 (習(xí)題習(xí)題2,p.218) =1030kg /m3, h = 4m求求：解解 (

19、1)Pa1026.24/29.811030600032 2/ /ghppm 查飽和水蒸氣表查飽和水蒸氣表, 64.1mT28.5K35.664.1 TTmK21.028.50.389 . 9 例例6-1 (p.206)6-6-4 4 單效蒸發(fā)的計(jì)算單效蒸發(fā)的計(jì)算1.1.蒸發(fā)量蒸發(fā)量F, TFV,T1,HP,T1,hP,wPwF,hFS,TS,HSS,TS,hSVPVFpFPwFw )wwF(VpF12.2.加熱蒸汽耗量加熱蒸汽耗量psvsFPhShVHSHFh1)TVc(FcPhwPFpFPFFTch TVcTFcShVHSHTFcwPFSVSFPF111TVcTFcShVHSHFhwPFsv

20、sF)T(TFc)TcV(H)hS(HFPFwVSS11令令 為加熱蒸汽的汽化熱為加熱蒸汽的汽化熱SSShHr1 1T Tc cH Hr rw wV VV V為二次蒸汽的汽化熱為二次蒸汽的汽化熱)T(TFcVrSrFPFVS1SFPFVr)T(TFcVrS1SFPFVr)T(TFcVrS1若沸點(diǎn)進(jìn)料，若沸點(diǎn)進(jìn)料，TF=T1，則有則有SVrrVS 3.3.蒸汽經(jīng)濟(jì)性蒸汽經(jīng)濟(jì)性（steam economy）SVe 沸點(diǎn)進(jìn)料的單效蒸發(fā)操作，沸點(diǎn)進(jìn)料的單效蒸發(fā)操作，e 14.4.換熱面積換熱面積)TK(TSr)TK(TASSS111050kg/h)5015(11500)(1PFwwFV解：（1）解：（

21、1）450kg/h10501500 VFP2355kJ/kg;C,60(2)1 VrT二次蒸汽查表：查表：2205kJ/kgC,120200kPa, SsrTp加熱蒸汽加熱蒸汽例題：例題：單效真空蒸發(fā)濃縮牛奶，進(jìn)料流量為單效真空蒸發(fā)濃縮牛奶，進(jìn)料流量為1500Kg/h，固，固形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為形物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.15，溫度，溫度80，比熱容，比熱容3.90KJ/(KgK) 。加熱蒸汽壓力為加熱蒸汽壓力為100KPa（表壓）。出料溫度（表壓）。出料溫度60，固形物，固形物0.50。假設(shè)熱損失。假設(shè)熱損失5%，求（，求（1）水分蒸發(fā)量和成品量；（）水分蒸發(fā)量和成品量；（2）加熱蒸汽消耗量；（加熱蒸汽消耗

22、量；（3）蒸汽經(jīng)濟(jì)性）蒸汽經(jīng)濟(jì)性 ；（；（4）若傳熱系數(shù)為）若傳熱系數(shù)為1160J/（m2K），求傳熱面積。），求傳熱面積。SFPFVr)T(TFcVrS1SFpFVr)T(TFcVrS10.95220580)(603.901500235510501068kg/hS0.9810681050SVe)(3)TK(TSrTKASS1)(460)(1201160/36001022051068329.3m6-6-5 5 多效蒸發(fā)方法和節(jié)能多效蒸發(fā)方法和節(jié)能6.6.5A 5A 多效蒸發(fā)操作流程多效蒸發(fā)操作流程6.6.5B 5B 多效蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)濟(jì)性多效蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)濟(jì)性6-6-6 6 多效蒸發(fā)的計(jì)算多效蒸發(fā)

23、的計(jì)算6-6-5 5 多效蒸發(fā)方法和節(jié)能多效蒸發(fā)方法和節(jié)能6.5A 多效蒸發(fā)操作流程多效蒸發(fā)操作流程1.1.順流法順流法 (forward-feed)自蒸發(fā)作用自蒸發(fā)作用 增加蒸發(fā)量；增加蒸發(fā)量；對(duì)熱敏料有利。對(duì)熱敏料有利。效間料液效間料液 不需泵送；不需泵送；缺點(diǎn)：末效黏度大，缺點(diǎn)：末效黏度大， 操作困難。操作困難。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：蒸汽流動(dòng)方向：蒸汽流動(dòng)方向： 123 溶液流動(dòng)方向：溶液流動(dòng)方向： 123 2.2. 逆流法逆流法 (backward-feed)優(yōu)點(diǎn)：濃液對(duì)應(yīng)較高溫度，黏度增加布顯著，優(yōu)點(diǎn)：濃液對(duì)應(yīng)較高溫度，黏度增加布顯著，利傳熱。利傳熱。缺點(diǎn)：效間需泵送；缺點(diǎn)：效間需泵送； 高濃

24、對(duì)應(yīng)高溫，營養(yǎng)易破壞。高濃對(duì)應(yīng)高溫，營養(yǎng)易破壞。蒸汽流動(dòng)方向：蒸汽流動(dòng)方向： 123溶液流動(dòng)方向：溶液流動(dòng)方向： 3213. 3. 平流法平流法 (parallel-feed)各效分別進(jìn)料并分別出料，二次蒸汽多次利用，對(duì)各效分別進(jìn)料并分別出料，二次蒸汽多次利用，對(duì)蒸發(fā)蒸發(fā)易易析析出出結(jié)晶的物料較合適（因?yàn)榻Y(jié)晶體不便在效與效之間輸送）。結(jié)晶的物料較合適（因?yàn)榻Y(jié)晶體不便在效與效之間輸送）。 6.7B 多效蒸發(fā)的溫差分配多效蒸發(fā)的溫差分配（1） 各效等面積原則各效等面積原則nnnKKKTTT:221121 （2） 各效等壓差原則各效等壓差原則nppppn 21（3） 各效蒸發(fā)量經(jīng)驗(yàn)比例原則各效蒸發(fā)量

25、經(jīng)驗(yàn)比例原則，例如：，例如：1.2:1.1:1:321VVV將有效總溫差將有效總溫差T分配到各效：分配到各效：iiTT并滿足并滿足 i = KiAiTi6.7C 多效蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)濟(jì)性多效蒸發(fā)的蒸汽經(jīng)濟(jì)性n效蒸發(fā)效蒸發(fā) ，理論蒸汽經(jīng)濟(jì)性：，理論蒸汽經(jīng)濟(jì)性：e = nn,理論上可成倍理論上可成倍熱利用的經(jīng)濟(jì)性熱利用的經(jīng)濟(jì)性但因熱損失，但因熱損失，e的實(shí)際值低于理論值的實(shí)際值低于理論值蒸汽經(jīng)濟(jì)性隨效數(shù)的變化：蒸汽經(jīng)濟(jì)性隨效數(shù)的變化：效數(shù)效數(shù) n1 2 3 4 5理論理論e 值值1.0 2.0 3.0 4.0 5.0實(shí)際實(shí)際 e 值值0.9 1.8 2.5 3.3 3.7效數(shù)的限度效數(shù)的限度 盡管實(shí)際

26、盡管實(shí)際 e值不是隨效數(shù)值不是隨效數(shù)n 成倍增加，成倍增加，但仍然是效數(shù)越多，但仍然是效數(shù)越多，e 值越大。可是由于值越大?？墒怯捎诙喾N原因，效數(shù)是有限度的：多種原因，效數(shù)是有限度的：（1）效數(shù)增加，蒸發(fā)器及附屬設(shè)備的）效數(shù)增加，蒸發(fā)器及附屬設(shè)備的投投資資也基本上成倍增加；也基本上成倍增加；（2）整個(gè)系統(tǒng)的）整個(gè)系統(tǒng)的有效總溫差有效總溫差有一定范圍，每有一定范圍，每效有效溫差不得小于效有效溫差不得小于57K；（3）溫差損失溫差損失幾乎隨效數(shù)成比例增加。幾乎隨效數(shù)成比例增加。 實(shí)踐上最常采用實(shí)踐上最常采用 n = 24一效一效蒸發(fā)蒸發(fā)器器二效二效蒸發(fā)蒸發(fā)器器三效三效蒸發(fā)蒸發(fā)器器F，wF,TFS1

27、，rs1,TsV1，T1不凝性氣體不凝性氣體V2V3冷冷凝凝器器冷卻水冷卻水水水P，wp,Tp6-6-6 6 多效蒸發(fā)的計(jì)算多效蒸發(fā)的計(jì)算6-6-6 6 多效蒸發(fā)的計(jì)算多效蒸發(fā)的計(jì)算1.1.總蒸發(fā)量總蒸發(fā)量pFV)w(F)wVV(F)wV(FFw22111)(1pFwwFV2.2.加熱蒸汽耗量及各效蒸發(fā)量加熱蒸汽耗量及各效蒸發(fā)量第一效第一效)T(TFcrVrSFpFS111111111rTTFcrrSVFpFS 1第一效的蒸發(fā)因數(shù)，計(jì)算時(shí)按第一效的蒸發(fā)因數(shù)，計(jì)算時(shí)按 11 處理處理1第一效的自蒸發(fā)系數(shù)第一效的自蒸發(fā)系數(shù)11111rTTFcrrSVFpFS111FcSVpF考慮熱損失，設(shè)考慮熱損

28、失，設(shè) 1 為第一效的熱利用因數(shù)為第一效的熱利用因數(shù)1111)Fc(SVPF22122)Vc(FcSVwpF也也可可推推得得33133)(2wpFVVcFcSV由于由于V1=S2，V2= S3，11111rTTrrFS令令即：即：1111bSaV2122bSaV3133bSaV相加相加 V = aS1+ babVS1代入各式可求得代入各式可求得 V1,V2, V33.3.各效換熱面積各效換熱面積1111TKA 2222TKA 3333TKA 故上列各式均可表示為故上列各式均可表示為S1的函數(shù)的函數(shù) 例例 雙效順流蒸發(fā)番茄汁，雙效順流蒸發(fā)番茄汁，ws ：4.3%28%，沸點(diǎn)沸點(diǎn)進(jìn)料，流量進(jìn)料，流量1.39kg/s。T1=60,pS =118kPa，傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K1=900W/(m2K) ， K2=1