化工原理第六章-.蒸發(fā)設(shè)備

1、1、本章學(xué)習(xí)的知識點、本章學(xué)習(xí)的知識點 蒸發(fā)過程基本原理；溶液沸點升高與杜林規(guī)則；液蒸發(fā)過程基本原理；溶液沸點升高與杜林規(guī)則；液柱靜壓對溶液沸點的影響；溫差損失；單效蒸發(fā)計算柱靜壓對溶液沸點的影響；溫差損失；單效蒸發(fā)計算（包括水分蒸發(fā)量、蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面（包括水分蒸發(fā)量、蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面積）；多效蒸發(fā)操作流程及原理；多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計概積）；多效蒸發(fā)操作流程及原理；多效蒸發(fā)優(yōu)化設(shè)計概念；蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)強度；強化蒸發(fā)過程及提念；蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)強度；強化蒸發(fā)過程及提高加熱蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的分類、結(jié)構(gòu)、特高加熱蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的分類、結(jié)構(gòu)

2、、特點及選用。點及選用。2、本章學(xué)習(xí)的重點、本章學(xué)習(xí)的重點 溶液沸點升高與杜林規(guī)則；單效蒸發(fā)原理及計算；溶液沸點升高與杜林規(guī)則；單效蒸發(fā)原理及計算；提高加蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及選用。提高加蒸汽經(jīng)濟程度的措施；蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及選用。3、本章學(xué)習(xí)的難、本章學(xué)習(xí)的難 點點 單效蒸發(fā)計算單效蒸發(fā)計算 。 7. 蒸發(fā)蒸發(fā)一、概念一、概念 蒸發(fā)蒸發(fā)含有不揮發(fā)性溶含有不揮發(fā)性溶液在沸騰條件下受熱，使部分液在沸騰條件下受熱，使部分溶劑汽化為蒸汽的操作。溶劑汽化為蒸汽的操作。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)二次蒸汽二次蒸汽單效蒸發(fā)單效蒸發(fā) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 常壓

3、蒸發(fā)常壓蒸發(fā)加壓蒸發(fā)加壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)7. 蒸發(fā)蒸發(fā)二、蒸發(fā)操作的工程目的二、蒸發(fā)操作的工程目的1、 獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。2、蒸發(fā)、蒸發(fā)結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液 3、脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。、脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。三、蒸發(fā)操作的特點三、蒸發(fā)操作的特點 目的目的：物質(zhì)的分離：物質(zhì)的分離 實質(zhì)實質(zhì)：熱量傳遞。：熱量傳遞。 特點特點：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。7. 蒸發(fā)蒸發(fā)1、濃溶液在沸騰汽化過程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而、濃溶液在沸騰汽化過程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成

4、形成垢層，使垢層，使K下降下降。(要求：蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)防止或減要求：蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)防止或減少結(jié)垢，且加熱面易清洗。少結(jié)垢，且加熱面易清洗。)2、溶液的物性對蒸發(fā)器的設(shè)計提出特殊要求。比如：、溶液的物性對蒸發(fā)器的設(shè)計提出特殊要求。比如：7. 蒸發(fā)蒸發(fā)對熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時間較短。對熱敏性溶質(zhì)，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(jié)構(gòu)。粘度大大增大，要求特殊結(jié)構(gòu)。3、需大量汽化熱（如何節(jié)能？、需大量汽化熱（如何節(jié)能？應(yīng)考慮的重要問題。應(yīng)考慮的重要問題。）4、對于水溶液的蒸發(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ttT0在指定在指

5、定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點高下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點高7. 蒸發(fā)蒸發(fā)傳熱溫差傳熱溫差主要原因主要原因t四、經(jīng)濟性及節(jié)能措施四、經(jīng)濟性及節(jié)能措施1、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。用。2、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返回7.2.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器7.2.2 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)7.2.3 蒸發(fā)輔助設(shè)備蒸發(fā)輔助設(shè)備7. 蒸發(fā)

6、蒸發(fā)返回結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：加熱室、流動（或循環(huán)）通道、汽液分離空間。：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按照溶液在加熱室中的運動運動的情況，可將蒸發(fā)器分為的情況，可將蒸發(fā)器分為循循環(huán)型環(huán)型和和單程型（不循環(huán)）單程型（不循環(huán)）兩類。兩類。一、循環(huán)型蒸發(fā)器一、循環(huán)型蒸發(fā)器 特點特點：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，因而可以提高傳：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。有分為熱效果。由于引起循環(huán)運動的原因不同。有分為自然循自然循環(huán)型和強制循環(huán)型環(huán)型和強制循環(huán)型兩類。兩類。 自然循環(huán)自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生

7、密度差引起。 強制循環(huán)強制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動。：用泵迫使溶液沿一定方向流動。7. 蒸發(fā)蒸發(fā)1、垂直短管式（垂直短管式（又稱為中央循環(huán)又稱為中央循環(huán)管式），也稱為標準式蒸發(fā)器管式），也稱為標準式蒸發(fā)器(1)結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器管、蒸發(fā)室、除沫器(2)特點：特點：7. 蒸發(fā)蒸發(fā)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2、外加熱式外加熱式特

8、點：特點：(1)加熱管長，給熱系數(shù)增大加熱管長，給熱系數(shù)增大(2)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)7. 蒸發(fā)蒸發(fā)加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室3、強制循環(huán)蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器7. 蒸發(fā)蒸發(fā)加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室二、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）二、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。要求，離開加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)器底部進入加原理：熱的料液自蒸發(fā)器底部進入加熱管內(nèi)迅速氣化，在蒸氣的帶動下，溶熱管內(nèi)迅速氣化，在蒸氣的帶動下，溶液沿管壁呈膜狀

9、迅速上升，并繼續(xù)蒸發(fā)，液沿管壁呈膜狀迅速上升，并繼續(xù)蒸發(fā)，當(dāng)?shù)竭_分離室和二次蒸氣分離后即可得當(dāng)?shù)竭_分離室和二次蒸氣分離后即可得到完成液。到完成液。 不適宜粘度不適宜粘度50mPa.s，易結(jié)晶，易結(jié)晶，結(jié)垢料液。結(jié)垢料液。7. 蒸發(fā)蒸發(fā)2、降膜式降膜式 其結(jié)構(gòu)原理與升膜式類似。區(qū)別在其結(jié)構(gòu)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；加熱管頂部裝有液體分布到完成液；加熱管頂部裝有液體分布器，以使液體成膜；對濃度較高，粘器，以使液體成膜；對濃度較高，粘度較大溶液也適用；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。適度較大溶液也適用；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。適宜粘度宜粘度50450mPa.s

10、。不易結(jié)晶的料液。不易結(jié)晶的料液。7. 蒸發(fā)蒸發(fā)降膜式液體分布降膜式液體分布3、旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器、旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計間隙式刮板、轉(zhuǎn)子式刮板間隙式刮板、轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，缺點：結(jié)構(gòu)復(fù)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。7. 蒸發(fā)蒸發(fā)返回一、熱阻分析一、熱阻分析7. 蒸發(fā)蒸發(fā)21111iRK1、 很小。需注意定期排放不凝性氣體很小。需注意定期排放不凝性氣體)1(1022、 可忽略。金屬薄壁，可忽略。金屬薄壁，可忽略很小大小，,

11、3、Ri取決于取決于管內(nèi)液體運動狀況管內(nèi)液體運動狀況溶液的性質(zhì)溶液的性質(zhì)7. 蒸發(fā)蒸發(fā)Ri降低的措施降低的措施定期清理加熱管定期清理加熱管u管管增大增大加微量熱阻垢劑加微量熱阻垢劑結(jié)晶物料，加少量晶種，使結(jié)晶盡可結(jié)晶物料，加少量晶種，使結(jié)晶盡可能在溶液主體中析出能在溶液主體中析出4、管內(nèi)沸騰給熱熱阻、管內(nèi)沸騰給熱熱阻 主要取決于沸騰液體的流動主要取決于沸騰液體的流動情況。情況。i1結(jié)論：對于清潔的加熱面結(jié)論：對于清潔的加熱面(Ri很小很小)，K主要受主要受 影響。影響。i二、管內(nèi)汽液兩相流動形式二、管內(nèi)汽液兩相流動形式1、氣泡流；、氣泡流；2、塞狀流；、塞狀流；3、翻騰流；、翻騰流；4、環(huán)狀流

12、；、環(huán)狀流；5、霧流、霧流7. 蒸發(fā)蒸發(fā)結(jié)論結(jié)論：為提高全管長的平均：為提高全管長的平均 ，應(yīng)盡可能擴大，應(yīng)盡可能擴大環(huán)狀流動環(huán)狀流動的區(qū)域。的區(qū)域。三、管內(nèi)沸騰給熱三、管內(nèi)沸騰給熱1、預(yù)熱區(qū)：單相對流給熱，壁、預(yù)熱區(qū)：單相對流給熱，壁溶液，溶液，小小7. 蒸發(fā)蒸發(fā)2、沸騰區(qū)：、沸騰區(qū)：L ，氣泡多，氣泡多氣氣泡在管中心連成柱狀泡在管中心連成柱狀氣泡快氣泡快速流動帶動管壁四周的液膜向速流動帶動管壁四周的液膜向上流動上流動 達到最大值達到最大值3、濕蒸汽區(qū)：、濕蒸汽區(qū)：L足夠大，液膜足夠大，液膜被蒸干，汽流裹挾霧滴流動被蒸干，汽流裹挾霧滴流動返回 蒸發(fā)輔助設(shè)備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。

13、蒸發(fā)輔助設(shè)備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。一、除沫器一、除沫器 籍液滴運動的慣性撞擊金屬物或壁面而被捕獲集，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。盡可能完全分離二次蒸汽夾帶許多液沫。 絲網(wǎng)式除沫器絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。的分離效果最好。 7. 蒸發(fā)蒸發(fā)除沫器除沫器 絲網(wǎng)式除沫器絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。的分離效果最好。 7. 蒸發(fā)蒸發(fā)二、冷凝器二、冷凝器 因為二次蒸汽多為水蒸汽，所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以一般情況下以使用混合式冷凝器居多。居多。 7. 蒸發(fā)蒸發(fā)逆流高位混合逆流高位混合式冷凝器（常式冷凝器（常負壓操作）負壓操作）大氣腿大氣腿真空泵：抽不