強化蒸發(fā)過程途徑電子教案

1、情境3 蒸發(fā)器的操作與控制學(xué)習(xí)任務(wù)2蒸發(fā)過程工藝參數(shù)確定知識點強化蒸發(fā)過程途徑強化蒸發(fā)過程途徑 能耗蒸發(fā)過程是能耗比較大的單元操作，所以能耗是蒸發(fā)過程的一個主要操作指標。加熱蒸汽的經(jīng)濟性：是指每蒸發(fā)1kg水需要的加熱蒸汽量（kg)，亦稱為單位蒸汽消耗量e，表示加熱蒸氣的利用程度，單位蒸氣消耗量是構(gòu)成蒸發(fā)過程能耗的主要部分。若原料液在沸點下進入蒸發(fā)器，忽略熱損失，則 式中： r-加熱蒸汽的汽化熱，kg/kg r'-二次蒸汽在溶液沸點下的汽化熱，kg/kg為了降低蒸發(fā)過程的能耗，可以采取以下方法：多效蒸發(fā)按物料與蒸氣的相對流向的不同，多效蒸發(fā)有三種常見的加料流程，即并流流程（順流）、逆流流

2、程、錯流流程和平流流程。下面以三效蒸發(fā)為例進行說明。a.并流（順流）蒸發(fā)原理流程 并流流程溶液與蒸氣的流向相同，都是由第一效順序流至末效。其流程如圖1所示。第一個蒸發(fā)器（稱為第一效）蒸出的二次蒸氣用作第二個蒸發(fā)器（第二效）的加熱蒸氣，第二個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸氣用作第三個蒸發(fā)器（第三效）的加熱蒸氣。優(yōu)點：后效蒸發(fā)室壓力較前效低，故溶液在效間的輸送可以利用效間壓差流入后效，無需用泵輸送；前一效溶液流入溫度和壓力較低的后一效時，由于過熱而發(fā)生自蒸發(fā)(閃蒸)，可蒸發(fā)更多的溶液。缺點：后效溶液濃度較前效大，而溫度反而降低，故溶液粘度相對較大，使后效的傳熱系數(shù)較前效為小，在后兩效中尤為嚴重。 不適用于粘度

3、隨溫度和濃度變化較大的溶液圖1 三效并流蒸發(fā)操作流程b.逆流蒸發(fā)原理流程多效逆流流程如圖2所示。溶液的流向與蒸汽的流向相反，即加熱蒸汽由第一效進入，而原料液由末效進入，由第一效排出。優(yōu)點：隨著溶液濃度的逐效提高，溶液的溫度也不斷提高，因此因組成增高使粘度增大的影響大致與因溫度升高使粘度降低的影響相抵，故各效溶液的粘度較為接近，各效的傳熱系數(shù)也大致相同。缺點：溶液在效間的流動是由低壓流向高壓，效間溶液需用泵輸送，能量消耗較大。此外，各效（末效除外）均在低于沸點下進料，沒有自蒸發(fā)，與并流法相比，所產(chǎn)生的二次蒸汽量較少。適用于粘度隨溫度和濃度變化比較大的溶液，但不適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。圖2 三效逆

4、流蒸發(fā)操作流程 c.錯流流蒸發(fā)原理流程并流和逆流加料各有優(yōu)缺點，為了克服兩者的缺點，保持優(yōu)點，采用部分并流和部分逆流的錯流加料應(yīng)運而生。一般在末尾幾效采用并流加料以利用其不需泵送和自蒸發(fā)等優(yōu)點。 d.平流流蒸發(fā)原理流程平流法是指原料液平行加入各效，完成液分別由各效排出。蒸汽的流向仍由第一效流向末效。如圖3為平流加料的三效蒸發(fā)流程。 圖3 平流加料的三效蒸發(fā)流程適用于蒸發(fā)過程中容易析出結(jié)晶的物料 (如食鹽水在較低濃度下即達到飽和狀態(tài)而有結(jié)晶析出)，可避免在各效間輸送含有大量結(jié)晶的溶液。 多效蒸發(fā)單位生蒸汽消耗量D/W比單效蒸發(fā)小，操作費比單效蒸發(fā)小。不同效數(shù)時的單位蒸汽消耗量如表1。表1 不同效數(shù)時的單位蒸汽消耗量效數(shù)單效雙效三效四效五效D/W（kg汽/kg水）理論值1.00.50.330.250.2實際值1.10.570.400.300.27蒸發(fā)同樣數(shù)量的水分，采用多效蒸發(fā)時生蒸汽用量較少，提高了生蒸汽的利用率，但效數(shù)與蒸汽的減少不成正比，而設(shè)備費用始終正比于效數(shù)。 效數(shù)選取原則：設(shè)備費用和操作費用總和最小，通常選取2-3效。額外蒸氣。將蒸發(fā)器蒸出的二次蒸氣用作其他加熱設(shè)備的熱源時，該蒸氣稱為額外蒸氣。熱泵蒸發(fā)。將蒸發(fā)器蒸出的二次蒸氣用壓縮機壓縮，提高它的壓力，使它的飽和溫度提高到溶液的沸點以上，然后送入蒸發(fā)器的加熱室作為加熱蒸氣，這種方法稱為熱泵蒸發(fā) 圖4 熱泵蒸發(fā)冷凝