第五章蒸發(fā)PPT課件

1、5.1 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備5.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)5.3 多多效蒸發(fā)效蒸發(fā)第五章第五章 蒸發(fā)蒸發(fā)單單效蒸發(fā)效蒸發(fā)原料液原料液 加熱蒸汽加熱蒸汽 至冷凝器至冷凝器 完成液完成液 1 2 3 冷凝水冷凝水 冷凝水冷凝水 冷凝水冷凝水 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)5.2.1 溶液的沸點(diǎn)和溫度差損失溶液的沸點(diǎn)和溫度差損失5.2.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)的計(jì)算的計(jì)算5.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度5.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)1. 溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn) 例如：常壓下例如：常壓下25NaCl水溶液沸點(diǎn)為水溶液沸點(diǎn)為107。 常壓下純水的沸點(diǎn)為常壓下純水的沸點(diǎn)為100。5.2.1 溶液的沸點(diǎn)和溫度差

2、損失溶液的沸點(diǎn)和溫度差損失5.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高常壓下用常壓下用120飽和水蒸氣加熱飽和水蒸氣加熱25NaCl ，常壓下用常壓下用120飽和水蒸氣加熱純水，并使之沸騰飽和水蒸氣加熱純水，并使之沸騰傳熱溫度差為：傳熱溫度差為：120-107=13 120-100=20 沸點(diǎn)升高值沸點(diǎn)升高值=傳熱溫度差下降值傳熱溫度差下降值故沸點(diǎn)升高又稱為溫度差損失故沸點(diǎn)升高又稱為溫度差損失2. 溫度差損失溫度差損失（1）因溶液蒸汽壓下降而引起的溫度差損失）因溶液蒸汽壓下降而引起的溫度差損失以以表示表示主要與溶液的類別、濃度和操作壓強(qiáng)有關(guān)。主要與溶液的類別、濃度和操作壓強(qiáng)有關(guān)。 教材附錄教材附錄

3、P349查取查取加壓或減壓下加壓或減壓下常f)273(0162. 02rTf60kPa下蒸發(fā)下蒸發(fā)25%的的NaCl溶液時(shí)的溶液時(shí)的常壓下常壓下25NaCl水溶液沸點(diǎn)為水溶液沸點(diǎn)為10760kPa ，85.6，2393.9kJ/kg7100-107常壓87. 09 .2393)2736 .85(0162. 0f209. 6787. 0f常壓思考：思考：60kPa下下25%NaCl溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn)杜林規(guī)則杜林規(guī)則可以利用杜林線求不同濃度的溶液在任一壓力下的沸點(diǎn)?？梢岳枚帕志€求不同濃度的溶液在任一壓力下的沸點(diǎn)。溶液的沸點(diǎn)和相同壓力下水的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系溶液的沸點(diǎn)和相同壓力下水的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系

4、經(jīng)驗(yàn)公式法經(jīng)驗(yàn)公式法對(duì)于對(duì)于NaOH水溶液水溶液xk142. 01bkttwAxxb71. 275.1502-質(zhì)量分?jǐn)?shù)質(zhì)量分?jǐn)?shù)x（2）因液柱靜壓強(qiáng)而引起）因液柱靜壓強(qiáng)而引起 以以表示表示mpt 水在平均壓力下的沸點(diǎn)，水在平均壓力下的沸點(diǎn)，； 水在蒸發(fā)操作水在蒸發(fā)操作壓強(qiáng)下的壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)沸點(diǎn)，。ptghppm21 ppttm（3）由于管道流動(dòng)阻力而引起）由于管道流動(dòng)阻力而引起 效間二次蒸汽溫度下降效間二次蒸汽溫度下降1，末效末效或單效蒸發(fā)器或單效蒸發(fā)器二次蒸汽到冷凝器之間的溫度下降為二次蒸汽到冷凝器之間的溫度下降為11.5。原料液原料液 加熱蒸加熱蒸汽汽 至冷凝器至冷凝器 完成液完成液 1 2

5、3 冷凝水冷凝水 冷凝水冷凝水 冷凝水冷凝水 以以表示表示溫度差損失溫度差損失TtA 沸點(diǎn)升高沸點(diǎn)升高又稱又稱溫度差損失溫度差損失 ：溶液沸點(diǎn)AtT T: : 二次蒸汽的溫度二次蒸汽的溫度()tTT tTT 對(duì)于單效蒸發(fā)，在給定的蒸發(fā)任務(wù)和確定了操作條對(duì)于單效蒸發(fā)，在給定的蒸發(fā)任務(wù)和確定了操作條件以后。件以后。例如已知原料液的流量、組成、溫度和濃縮例如已知原料液的流量、組成、溫度和濃縮要求，加熱蒸汽的要求，加熱蒸汽的 壓力或溫度等。壓力或溫度等。水分蒸發(fā)量水分蒸發(fā)量加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量蒸發(fā)器傳熱面積的確定蒸發(fā)器傳熱面積的確定5.2.2 單效蒸發(fā)的計(jì)算單效蒸發(fā)的計(jì)算物料衡算方程物料衡算方

6、程熱量衡算方程熱量衡算方程傳熱速率方程傳熱速率方程計(jì)算內(nèi)容計(jì)算內(nèi)容解決途徑解決途徑F, x0, t0D, T(F-W) , x1, t1 D, TW, T 加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室流入流入 流出流出加熱蒸汽加熱蒸汽 冷凝水冷凝水原料液原料液 二次蒸汽二次蒸汽 完成液完成液1. 蒸發(fā)量蒸發(fā)量WF, x0, t0D, T(F-W) , x1, t1 D, T W, T 加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室)1 (10 xxFW01()FxFW x物料量：質(zhì)量流量物料量：質(zhì)量流量物料組成：質(zhì)量百分率物料組成：質(zhì)量百分率放=QDr)(010ttFcWrQp吸損吸放QQQLpQttFcWrDr)(0102.加熱蒸汽

7、消耗量加熱蒸汽消耗量D（1）溶液的稀釋熱可以忽略）溶液的稀釋熱可以忽略F, x0, t0D, TD, T, r W, T , r 加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室(F-W) , x1, t1 熱流體熱流體 冷流體冷流體Q加熱蒸汽加熱蒸汽 溶液溶液QLpQttFcWrDr)(010說(shuō)明一：說(shuō)明一：加熱蒸汽的熱量用于加熱蒸汽的熱量用于原料液加熱到沸點(diǎn)原料液加熱到沸點(diǎn)蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分熱損失熱損失(F-W) , x1, t1 F, x0, t0D, TD, T W, T 加加 熱熱 室室 蒸發(fā)室蒸發(fā)室說(shuō)明二：原料液的比熱容說(shuō)明二：原料液的比熱容xcxccpBpwp)1 (000)1 (xcxccpBpwp說(shuō)明

8、三：說(shuō)明三：?jiǎn)挝徽羝牧繂挝徽羝牧縒De LWQDhhWFWHFhDH10)(2) 溶液的稀釋熱不可以忽略溶液的稀釋熱不可以忽略F, x0, t0, h0 D, T, H(F-W) , x1, t1, h1 D, T, hw W, T , H 加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室焓濃圖焓濃圖3.蒸發(fā)器的蒸發(fā)器的傳熱面積傳熱面積 蒸發(fā)器的傳熱面積可通過傳熱速率方程求得，即：蒸發(fā)器的傳熱面積可通過傳熱速率方程求得，即：mQKStmQSKt(1) Q的計(jì)算的計(jì)算mtKSQ)(010ttFcWrQp吸DrQ放rDQQ放rmKStD(2) tm的計(jì)算的計(jì)算1mtTtTt熱流體熱流體 冷流體冷流體Q加熱蒸汽加熱

9、蒸汽 溶液溶液QmtKSQ（3）總傳熱系數(shù)）總傳熱系數(shù)K的確定的確定 污垢熱阻污垢熱阻 管內(nèi)溶液沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)管內(nèi)溶液沸騰對(duì)流傳熱系數(shù) i 管外蒸汽冷凝對(duì)流傳熱系數(shù)管外蒸汽冷凝對(duì)流傳熱系數(shù) o(膜式冷凝膜式冷凝)目前蒸發(fā)器的目前蒸發(fā)器的K仍主要靠實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)仍主要靠實(shí)驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) iiisimsoddddRddbRK0000011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(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）600-3000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)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

10、熱式（強(qiáng)制循環(huán)）外熱式（強(qiáng)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600-20005.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度1.蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力可用單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來(lái)表示。蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力可用單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來(lái)表示。kg水/hmtKSQrDQQ放LpQttFcWrDr)(010蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力取決于傳熱速率取決于傳熱速率進(jìn)料狀況影響蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力進(jìn)料狀況影響蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力進(jìn)料狀況影響蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力進(jìn)料狀況影響蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力：(1)低于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，降低

11、了生產(chǎn)能力；低于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，降低了生產(chǎn)能力；(2)沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)；沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)；(3)高于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，生產(chǎn)能力有所增加。高于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，生產(chǎn)能力有所增加。 LpQttFcWrDr)(010SWU 2.蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，是指單位時(shí)間單位傳熱面積上蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，是指單位時(shí)間單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量。所蒸發(fā)的水量。是評(píng)價(jià)蒸發(fā)器優(yōu)劣的重要指標(biāo)。是評(píng)價(jià)蒸發(fā)器優(yōu)劣的重要指標(biāo)。kg水/(m2.h)若沸點(diǎn)進(jìn)料且忽略熱損失若沸點(diǎn)進(jìn)料且忽略熱損失mKStWrmKtUr= rmQKStDLpQttFcWrDr)(010提高加熱蒸汽的壓力提高加熱蒸汽的壓力: 一般為一般為300500

12、kPa。 (1) 提高蒸發(fā)器的傳熱溫度差提高蒸發(fā)器的傳熱溫度差 提高冷凝器的真空度提高冷凝器的真空度:一般絕對(duì)壓強(qiáng)不低于過一般絕對(duì)壓強(qiáng)不低于過1020kPa。AtTt提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑的途徑mKtUr加熱蒸汽加熱蒸汽 溶液溶液Q定期清洗蒸發(fā)器；定期清洗蒸發(fā)器；及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體；及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體；設(shè)法提高管內(nèi)溶液沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)。設(shè)法提高管內(nèi)溶液沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)。 (2) 提高總傳熱系數(shù)提高總傳熱系數(shù)KtUriiisimsoddddRddbRK0000011 飽和水蒸汽性質(zhì)飽和水蒸汽性質(zhì)壓力壓力kPa 溫度溫度 汽化熱汽化熱kJ/kg2.334 2

13、0 2855 40 75 2312 175 115 2221例題例題：某食品廠準(zhǔn)備用一單效蒸發(fā)器將每小時(shí)某食品廠準(zhǔn)備用一單效蒸發(fā)器將每小時(shí)1085kg的番茄的番茄汁從汁從12%濃縮至濃縮至28%（均為質(zhì)量百分率）（均為質(zhì)量百分率），溶液進(jìn)料溫度為溶液進(jìn)料溫度為20，原料液的比熱容為，原料液的比熱容為4kJ/（kgK），蒸發(fā)操作壓強(qiáng)為蒸發(fā)操作壓強(qiáng)為40kPa 。蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)。蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K=1500w/（m2K），），加熱蒸汽加熱蒸汽采用采用115的飽和水蒸汽的飽和水蒸汽，冷凝水在飽和溫度下排出冷凝水在飽和溫度下排出。現(xiàn)已知：現(xiàn)已知：因溶液蒸汽壓下降引起的溫度差損失為因溶液蒸汽壓下降引起

14、的溫度差損失為0.7，因加熱管內(nèi)液，因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失為柱靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失為0.3，熱損失相當(dāng)于蒸發(fā)器總熱損失相當(dāng)于蒸發(fā)器總傳熱量的傳熱量的5%。問。問：（1）每小時(shí)所需的加熱蒸汽用量；每小時(shí)所需的加熱蒸汽用量； （2）此蒸發(fā)器的傳熱面積。）此蒸發(fā)器的傳熱面積。01x108512%(1） =(1)0.172kg / sx360028%WFLpQttFCWrD)(r0100.22kg /792/Dskgh ( (1 1) ) D D的計(jì)算的計(jì)算33310850.952221100.172231210410(7620)3600D750.70.376tT LpQttFCWrD

15、)(r010320.222221108.4m1500(11576)S (2) S的計(jì)算的計(jì)算mtKSQr(t）mQDSKtK T例題例題：現(xiàn)有一現(xiàn)有一蒸發(fā)器蒸發(fā)器的傳熱面積為的傳熱面積為43m2，假設(shè)蒸發(fā)器的總傳假設(shè)蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為熱系數(shù)為1100 w/(m2K) 。欲欲將將7%的某種水溶液在的某種水溶液在該該常壓常壓蒸發(fā)器蒸發(fā)器中連續(xù)濃縮到中連續(xù)濃縮到24%，原料液的溫度為，原料液的溫度為20，原料液的原料液的比熱容為比熱容為3.894kJ/(kgK)，加熱蒸汽壓強(qiáng)為加熱蒸汽壓強(qiáng)為290kPa ，估計(jì)估計(jì)因蒸汽壓下降引起的溫度差損失為因蒸汽壓下降引起的溫度差損失為2.5，因靜壓強(qiáng)引起的溫，因靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失為度差損失為4，熱損失為蒸發(fā)器總傳熱量的熱損失為蒸發(fā)器總傳熱量的5%。 試求試求該蒸發(fā)器加熱蒸汽消耗量和可處理的料液量。該蒸發(fā)器加熱蒸汽消耗量和可處理的料液量。 飽和水蒸汽性質(zhì)飽和水蒸汽性質(zhì)壓力壓力kPa 溫度溫度 汽化熱汽化熱kJ/kg2.334 20 2855 101.3 100