第7章 蒸發(fā)

1、2022-5-151第第7 7章章 蒸發(fā)蒸發(fā)Evaporation第7章 蒸發(fā)2022-5-1527.1概概 述述利用溶劑具有揮發(fā)性而溶質(zhì)不揮發(fā)的特性，利用溶劑具有揮發(fā)性而溶質(zhì)不揮發(fā)的特性，將含將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)蒸發(fā)。 7.1.1 蒸發(fā)的目的蒸發(fā)的目的蒸發(fā)操作的目的：蒸發(fā)操作的目的：獲得濃縮的溶液，直接作為成品或半成品。獲得濃縮的溶液，直接作為成品或半成品。脫除溶劑。此過(guò)程常伴隨有結(jié)晶過(guò)程脫除溶劑。此過(guò)程常伴隨有結(jié)晶過(guò)程去除雜質(zhì)。去除雜質(zhì)。 被蒸發(fā)的溶液

2、可以是水溶液，也可以是其它溶液，被蒸發(fā)的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶液，而工業(yè)上處理的溶液大多為水溶液，所以本章僅討論水而工業(yè)上處理的溶液大多為水溶液，所以本章僅討論水溶液的蒸發(fā)。溶液的蒸發(fā)。溶劑溶劑S溶質(zhì)溶質(zhì)A（不揮發(fā)）（不揮發(fā)）溶劑溶劑S加熱加熱第7章 蒸發(fā)2022-5-1537.1.2 蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程加熱溶液使溶劑汽化加熱溶液使溶劑汽化蒸發(fā)器蒸發(fā)器不斷除去氣化的蒸發(fā)溶劑不斷除去氣化的蒸發(fā)溶劑冷凝器冷凝器蒸發(fā)流程的兩個(gè)必要的組成部分：蒸發(fā)流程的兩個(gè)必要的組成部分：二次蒸汽二次蒸汽水蒸氣水蒸氣熱源熱源水蒸氣水蒸氣蒸發(fā)產(chǎn)生蒸發(fā)產(chǎn)生蒸汽蒸汽二次蒸二次蒸汽汽加熱蒸汽加熱蒸汽水蒸氣水蒸氣熱源熱

3、源第7章 蒸發(fā)2022-5-1547.1.3 蒸發(fā)操作的特點(diǎn)蒸發(fā)操作的特點(diǎn)溶液的沸點(diǎn)升高：由于不揮發(fā)溶質(zhì)的存在，溶液的蒸氣壓低于同溫度溶液的沸點(diǎn)升高：由于不揮發(fā)溶質(zhì)的存在，溶液的蒸氣壓低于同溫度下純?nèi)軇┑恼魵鈮?。因此，在相同壓力下，溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆邢录內(nèi)軇┑恼魵鈮?。因此，在相同壓力下，溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為溶液的沸點(diǎn)升高。溶液的沸點(diǎn)升高導(dǎo)致蒸發(fā)的點(diǎn)，這種現(xiàn)象稱為溶液的沸點(diǎn)升高。溶液的沸點(diǎn)升高導(dǎo)致蒸發(fā)的傳熱溫傳熱溫度差的降低。度差的降低。能耗較大：蒸發(fā)操作所汽化的溶劑量較大，需要消耗大量的加熱蒸能耗較大：蒸發(fā)操作所汽化的溶劑量較大，需要消耗大量的加熱蒸氣。因此需要考慮熱

4、量的利用的問(wèn)題。氣。因此需要考慮熱量的利用的問(wèn)題。溶液特性：有些物料濃縮時(shí)易于結(jié)晶，結(jié)垢；有些熱敏性物料由于溶液特性：有些物料濃縮時(shí)易于結(jié)晶，結(jié)垢；有些熱敏性物料由于沸點(diǎn)升高更易于變性；有些則具有較大的粘度或較強(qiáng)的腐蝕性，等等。沸點(diǎn)升高更易于變性；有些則具有較大的粘度或較強(qiáng)的腐蝕性，等等。需要根據(jù)物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設(shè)備。需要根據(jù)物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設(shè)備。第7章 蒸發(fā)2022-5-1557.1.4 蒸發(fā)操作的分類蒸發(fā)操作的分類多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)（multi-effect evaporation）：若將二次蒸氣通到另一若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器

5、作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（在生蒸氣）壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（在生蒸氣）的利用率，這種蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。的利用率，這種蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。1.按二次蒸氣的利用情況分：按二次蒸氣的利用情況分：?jiǎn)涡д舭l(fā)和多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)（單效蒸發(fā)（single-effect evaporation）：將二次蒸氣不再利用而將二次蒸氣不再利用而直接送到冷凝器冷凝除去的蒸發(fā)操作。直接送到冷凝器冷凝除去的蒸發(fā)操作。第7章 蒸發(fā)2022-5-1562.按操作室壓力分：按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方

6、便，可采用敞口設(shè)備，二次蒸汽設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，可采用敞口設(shè)備，二次蒸汽 可直接排放在大氣中，但會(huì)造成大氣污染，適用于臨時(shí)性或小可直接排放在大氣中，但會(huì)造成大氣污染，適用于臨時(shí)性或小批量的生產(chǎn)。批量的生產(chǎn)。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，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。但要求加熱蒸汽的壓力較高。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： (1) 傳熱溫度差傳熱溫度差tm ； (2) 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 ； (3)可防止熱敏性物料變質(zhì)或分解可防止熱敏性物料變質(zhì)或分解 ； (4)沸點(diǎn)低，減少熱損失。沸點(diǎn)低，減少熱

7、損失。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備適用于處理熱敏性物料。適用于處理熱敏性物料。減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)： 沸點(diǎn)低沸點(diǎn)低第7章 蒸發(fā)2022-5-1573.按操作過(guò)程是否連續(xù)分按操作過(guò)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出料或連續(xù)加料最終出料或連續(xù)加料 維持液面，一次出料。維持液面，一次出料。 溶液濃度和沸點(diǎn)隨時(shí)間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多溶液濃度和沸點(diǎn)隨時(shí)間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多品種的場(chǎng)合。品種的場(chǎng)合。連續(xù)蒸發(fā)連續(xù)蒸發(fā):連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出料。穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)連續(xù)進(jìn)料，連續(xù)出

8、料。穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程。程。第7章 蒸發(fā)2022-5-1587.2蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備輔助設(shè)備輔助設(shè)備蒸發(fā)器蒸發(fā)器加熱室加熱室 分離室分離室 除沫器（汽液分離器）除沫器（汽液分離器） 冷凝器冷凝器 疏水器疏水器真空裝置真空裝置 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備用來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)的設(shè)備主要是用來(lái)進(jìn)行蒸發(fā)的設(shè)備主要是蒸發(fā)器蒸發(fā)器和和冷凝器冷凝器z蒸發(fā)器的作用是加熱溶液使水沸騰汽化，并移去，蒸發(fā)器的作用是加熱溶液使水沸騰汽化，并移去，由加熱室和分離室兩部分組成。由加熱室和分離室兩部分組成。冷凝器與蒸發(fā)器的分離室相通，其作用是將產(chǎn)生的水蒸汽冷凝而除去。冷凝器與蒸發(fā)器的分離室相通，其作用是將產(chǎn)生的水蒸汽冷凝而除去。第

9、7章 蒸發(fā)2022-5-159按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時(shí)溶液的流動(dòng)情況，分為兩大類：按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時(shí)溶液的流動(dòng)情況，分為兩大類：循環(huán)型循環(huán)型和和單程型單程型(不循環(huán)不循環(huán))。7.2.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，溶特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，溶液濃度接近于完成液濃度。液濃度接近于完成液濃度。1 1 循環(huán)型蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器由于引起循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同，分為由于引起循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同，分為自然循環(huán)型自然循環(huán)型和和強(qiáng)制循環(huán)型強(qiáng)制循環(huán)型兩類。兩類。自然循環(huán)型自然循環(huán)型：強(qiáng)制循環(huán)型強(qiáng)制循環(huán)型：依靠外力迫使溶液沿一個(gè)方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)依靠

10、外力迫使溶液沿一個(gè)方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng) 。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)生密度差引起。第7章 蒸發(fā)2022-5-1510（1）中央循環(huán)管式）中央循環(huán)管式(標(biāo)準(zhǔn)式標(biāo)準(zhǔn)式)蒸發(fā)器蒸發(fā)器n加熱蒸汽：加熱蒸汽：加熱室管束環(huán)隙內(nèi)加熱室管束環(huán)隙內(nèi)n溶液：溶液：加熱室管束及中央循環(huán)管內(nèi)，加熱室管束及中央循環(huán)管內(nèi)，受熱時(shí)，由于中央循環(huán)管單位體積受熱時(shí)，由于中央循環(huán)管單位體積溶液受熱面小，使得溶液形成由中溶液受熱面小，使得溶液形成由中央循環(huán)管下降，而由其余加熱管上央循環(huán)管下降，而由其余加熱管上升的循環(huán)流動(dòng)。升的循環(huán)流動(dòng)。中央循環(huán)管中央循環(huán)管料液料液加熱蒸汽加熱蒸汽優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溶液循環(huán)好；傳

11、熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠溶液循環(huán)好；傳熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：循環(huán)速度低；溶液粘度大、沸點(diǎn)高；不易清洗循環(huán)速度低；溶液粘度大、沸點(diǎn)高；不易清洗適于處理結(jié)垢不嚴(yán)重、腐蝕性小的溶液適于處理結(jié)垢不嚴(yán)重、腐蝕性小的溶液第7章 蒸發(fā)2022-5-1511（2）懸筐式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器 n加熱室像個(gè)筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可加熱室像個(gè)筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出。加熱蒸汽由殼體上部進(jìn)入加熱室，由頂部取出。加熱蒸汽由殼體上部進(jìn)入加熱室，在管間放熱加熱管內(nèi)溶液使其上升，而沿懸筐在管間放熱加熱管內(nèi)溶液使其上升，而沿懸筐外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間環(huán)隙通道向下循環(huán)流動(dòng)

12、。外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間環(huán)隙通道向下循環(huán)流動(dòng)。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：溶液循環(huán)速度高，改善了管內(nèi)結(jié)垢情況溶液循環(huán)速度高，改善了管內(nèi)結(jié)垢情況傳熱速率較高傳熱速率較高n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備費(fèi)高設(shè)備費(fèi)高占地面積大占地面積大加熱管內(nèi)溶液滯留量大加熱管內(nèi)溶液滯留量大n適于適于處理易結(jié)垢，有晶體析出的溶液處理易結(jié)垢，有晶體析出的溶液第7章 蒸發(fā)2022-5-1512（3）外熱式蒸發(fā)器）外熱式蒸發(fā)器 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：降低了整個(gè)蒸發(fā)器的高度，降低了整個(gè)蒸發(fā)器的高度，便于清洗和更換；便于清洗和更換；循環(huán)速度較高，使得對(duì)流傳循環(huán)速度較高，使得對(duì)流傳熱系數(shù)提高；熱系數(shù)提高；結(jié)垢程度小。結(jié)垢程度小。 這種蒸發(fā)器將加熱室與分這種蒸發(fā)器將加熱

13、室與分離室分開(kāi)，采用較長(zhǎng)的加熱管。離室分開(kāi)，采用較長(zhǎng)的加熱管。適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液 蒸發(fā)室蒸發(fā)室循環(huán)循環(huán)管管加加熱熱室室第7章 蒸發(fā)2022-5-1513（4）列文蒸發(fā)器列文蒸發(fā)器 n特點(diǎn)特點(diǎn)是在加熱室上部設(shè)置沸騰室，加熱室是在加熱室上部設(shè)置沸騰室，加熱室中的溶液因受到附加液柱的作用，必須上中的溶液因受到附加液柱的作用，必須上升到沸騰室才開(kāi)始沸騰，這樣避免了溶液升到沸騰室才開(kāi)始沸騰，這樣避免了溶液在加熱管中結(jié)垢或析出晶體。在加熱管中結(jié)垢或析出晶體。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：q流動(dòng)阻力小流動(dòng)阻力小q循環(huán)速度高循環(huán)速度高q傳熱效果好傳熱效果好q加

14、熱管內(nèi)不易堵塞加熱管內(nèi)不易堵塞n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：q設(shè)備費(fèi)高設(shè)備費(fèi)高q廠房高，耗用金屬多廠房高，耗用金屬多n適于適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液 第7章 蒸發(fā)2022-5-1514（5）強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器）強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器 n在加熱室設(shè)置循環(huán)泵，使溶液沿加熱室方在加熱室設(shè)置循環(huán)泵，使溶液沿加熱室方向以較高的速度循環(huán)流動(dòng)。向以較高的速度循環(huán)流動(dòng)。n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)速度高循環(huán)速度高晶體不易粘結(jié)在加熱管壁晶體不易粘結(jié)在加熱管壁對(duì)流傳熱系數(shù)高對(duì)流傳熱系數(shù)高n缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗大動(dòng)力消耗大對(duì)泵的密封要求高對(duì)泵的密封要求高加熱面積小加熱面積小n適于適于處理粘度大，易結(jié)垢、有晶體析出的

15、處理粘度大，易結(jié)垢、有晶體析出的溶液。溶液。第7章 蒸發(fā)2022-5-15152 單程型單程型(膜式膜式)蒸發(fā)器蒸發(fā)器溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短，因而特別適用于熱敏性物料溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；的蒸發(fā)；整個(gè)溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，整個(gè)溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。溶液在蒸發(fā)器中只通過(guò)加熱室一次，不作循環(huán)流動(dòng)。溶液通溶液在蒸發(fā)器中只通過(guò)加熱室一次，不作循環(huán)流動(dòng)。溶液通過(guò)加熱室時(shí)，在管壁上呈膜狀流動(dòng)，故習(xí)慣上又稱為液膜式蒸過(guò)加熱室時(shí)，在管壁上呈膜狀流動(dòng)，

16、故習(xí)慣上又稱為液膜式蒸發(fā)器。發(fā)器。用于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾或提純。用于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾或提純。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：第7章 蒸發(fā)2022-5-1516 適于處理蒸發(fā)量較大的稀溶適于處理蒸發(fā)量較大的稀溶液，熱敏性和易生泡沫的溶液；液，熱敏性和易生泡沫的溶液；不適于濃度高、粘度大、有晶不適于濃度高、粘度大、有晶體析出溶液的蒸發(fā)。體析出溶液的蒸發(fā)。 （1） 升膜蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器原理：原理：溶液預(yù)熱到接近沸點(diǎn)時(shí)由溶液預(yù)熱到接近沸點(diǎn)時(shí)由蒸發(fā)器底部送入，進(jìn)入加熱管時(shí)蒸發(fā)器底部送入，進(jìn)入加熱管時(shí)立即受熱沸騰汽化，溶液在高速立即受熱沸騰汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽帶動(dòng)下，沿管壁

17、上升的二次蒸汽帶動(dòng)下，沿管壁邊呈膜狀向上流動(dòng)邊蒸發(fā)。到達(dá)邊呈膜狀向上流動(dòng)邊蒸發(fā)。到達(dá)分離室后，完成液與二次蒸汽分分離室后，完成液與二次蒸汽分離后由分離室底部排出。離后由分離室底部排出。第7章 蒸發(fā)2022-5-1517（2 2）降膜蒸發(fā)器）降膜蒸發(fā)器溶液預(yù)熱后由加熱室頂部溶液預(yù)熱后由加熱室頂部加入，經(jīng)管端的液體分布器均加入，經(jīng)管端的液體分布器均勻分配在各加熱管內(nèi)，在重力勻分配在各加熱管內(nèi)，在重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀向下流動(dòng)，并進(jìn)行蒸發(fā)。汽液混合物動(dòng)，并進(jìn)行蒸發(fā)。汽液混合物從管下端流出，在分離器內(nèi)進(jìn)從管下端流出，在分離器內(nèi)進(jìn)行汽液分離后完成液由分離室行汽液分離后完成液由

18、分離室底部排出。底部排出。z適于適于處理：濃度高、粘度較大處理：濃度高、粘度較大（0.050.45 Pas）的溶液。的溶液。z不適于不適于處理：易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。處理：易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。第7章 蒸發(fā)2022-5-1518（3） 升降膜式蒸發(fā)器升降膜式蒸發(fā)器n蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。一隔板，將加熱管束分成兩部分。溶液由升膜管束底部進(jìn)入，流向溶液由升膜管束底部進(jìn)入，流向頂部，然后從降膜管束流下，進(jìn)頂部，然后從降膜管束流下，進(jìn)入分離室，得到完成液。入分離室，得到完成液。n適于適于

19、處理濃縮過(guò)程中粘度變化大處理濃縮過(guò)程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場(chǎng)合的溶液、廠房有限制的場(chǎng)合預(yù)熱室預(yù)熱室升膜加升膜加熱室熱室降膜加降膜加熱室熱室第7章 蒸發(fā)2022-5-1519（4）刮板薄膜式蒸發(fā)器）刮板薄膜式蒸發(fā)器 n溶液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入，在重力和溶液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入，在重力和旋轉(zhuǎn)刮板帶動(dòng)下，在加熱管內(nèi)壁上形成旋轉(zhuǎn)下降旋轉(zhuǎn)刮板帶動(dòng)下，在加熱管內(nèi)壁上形成旋轉(zhuǎn)下降的液膜，在下降過(guò)程中通過(guò)接收加熱管外加熱蒸的液膜，在下降過(guò)程中通過(guò)接收加熱管外加熱蒸汽夾套中蒸汽冷凝熱量而被不斷蒸發(fā)，底部得到汽夾套中蒸汽冷凝熱量而被不斷蒸發(fā)，底部得到完成液，二次蒸汽上升至頂部經(jīng)分離器后進(jìn)入冷

20、完成液，二次蒸汽上升至頂部經(jīng)分離器后進(jìn)入冷凝器。凝器。z缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，傳熱面積小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，傳熱面積小，處理能力低。處理能力低。 z適于適于處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度的溶液處理易結(jié)晶、易結(jié)垢、高粘度的溶液z它是在加熱管內(nèi)部安裝一可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮板它是在加熱管內(nèi)部安裝一可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮板，刮板端部與加熱管內(nèi)壁間隙固定在，刮板端部與加熱管內(nèi)壁間隙固定在0.750.751.5mm1.5mm之間，依靠刮板的作用使溶液成膜狀分之間，依靠刮板的作用使溶液成膜狀分布在加熱管內(nèi)壁面上。布在加熱管內(nèi)壁面上。第7章 蒸發(fā)2022-5-1520（1）直接加熱蒸發(fā)器（浸沒(méi)燃燒式）直接加熱蒸

21、發(fā)器（浸沒(méi)燃燒式）n優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要固定的傳熱面，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要固定的傳熱面，熱利用率高熱利用率高n適于適于處理易結(jié)垢、易結(jié)晶或有腐蝕性的處理易結(jié)垢、易結(jié)晶或有腐蝕性的溶液。溶液。n不適于不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏性處理不能被燃燒氣污染及熱敏性的溶液。的溶液。3 其它蒸發(fā)器其它蒸發(fā)器 將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度可高達(dá)溶液中，燃燒氣的溫度可高達(dá)12001800，由于氣、液間的溫度差大，且氣，由于氣、液間的溫度差大，且氣體對(duì)溶液產(chǎn)生強(qiáng)烈的鼓泡作用，使水分迅體對(duì)溶液產(chǎn)生強(qiáng)烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣

22、一同由速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。頂部排出。第7章 蒸發(fā)2022-5-1521（2）螺旋管蒸發(fā)器）螺旋管蒸發(fā)器 在螺旋加熱管中，要被蒸發(fā)的液體從頂部在螺旋加熱管中，要被蒸發(fā)的液體從頂部流向底部，同時(shí)，沸騰膜與蒸汽并流流動(dòng)，由流向底部，同時(shí)，沸騰膜與蒸汽并流流動(dòng)，由于加熱管當(dāng)然螺旋形狀，在中等高度的設(shè)備中于加熱管當(dāng)然螺旋形狀，在中等高度的設(shè)備中可以容納很長(zhǎng)的管子，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的管道流動(dòng)中可以容納很長(zhǎng)的管子，經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)的管道流動(dòng)中產(chǎn)生的蒸汽對(duì)液膜施加一個(gè)很高的剪切力。為產(chǎn)生的蒸汽對(duì)液膜施加一個(gè)很高的剪切力。為此，彎曲的螺旋管將引起二次流，二次流被施此，彎曲的螺旋管將引起二次流，二次流被

23、施加在沿管軸的流動(dòng)上，這此作用可促進(jìn)湍流并加在沿管軸的流動(dòng)上，這此作用可促進(jìn)湍流并強(qiáng)化高粘情況下的熱傳遞。強(qiáng)化高粘情況下的熱傳遞。適用適用于達(dá)到高濃度和高粘度。為獲得高的蒸發(fā)于達(dá)到高濃度和高粘度。為獲得高的蒸發(fā)比，這類蒸發(fā)器在高溫度差下和單程操作。比，這類蒸發(fā)器在高溫度差下和單程操作。 第7章 蒸發(fā)2022-5-15227.2.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：選型時(shí)，一般考慮以下原則：z溶液的粘度溶液的粘度：蒸發(fā)過(guò)程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重：蒸發(fā)過(guò)程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重要的因素。要的因素。z高粘度的溶液應(yīng)選用對(duì)其適應(yīng)性好的蒸發(fā)器，如強(qiáng)制循環(huán)型、

24、降高粘度的溶液應(yīng)選用對(duì)其適應(yīng)性好的蒸發(fā)器，如強(qiáng)制循環(huán)型、降膜式、刮板攪拌薄膜式等；膜式、刮板攪拌薄膜式等；z溶液的熱穩(wěn)定性溶液的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性差的物料，應(yīng)選用滯料量少，停留時(shí)：熱穩(wěn)定性差的物料，應(yīng)選用滯料量少，停留時(shí)間短的蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器間短的蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器z有晶體析出的溶液有晶體析出的溶液：選用溶液流動(dòng)速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在：選用溶液流動(dòng)速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在加熱管內(nèi)停留時(shí)間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、加熱管內(nèi)停留時(shí)間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器第7章 蒸發(fā)2022-5-1523n有腐蝕性的溶液有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管

25、采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯：蒸發(fā)此種物料，加熱管采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)器。以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒(méi)燃燒蒸發(fā)器。z易發(fā)泡的溶液：易發(fā)泡的溶液：泡沫的產(chǎn)生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應(yīng)泡沫的產(chǎn)生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應(yīng)選用溶液湍動(dòng)程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強(qiáng)選用溶液湍動(dòng)程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)式、升膜式等；條件允許時(shí)，也可將分離室加大。制循環(huán)式、升膜式等；條件允許時(shí)，也可將分離室加大。易結(jié)垢的溶液易結(jié)垢的溶液：蒸發(fā)器使用一段時(shí)間后，就會(huì)有污垢產(chǎn)生，垢層的：蒸發(fā)器使

26、用一段時(shí)間后，就會(huì)有污垢產(chǎn)生，垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應(yīng)選用便于清洗和溶液循環(huán)速度導(dǎo)熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應(yīng)選用便于清洗和溶液循環(huán)速度大的增大器，如懸筐式、強(qiáng)制循環(huán)式、浸沒(méi)燃燒式等。大的增大器，如懸筐式、強(qiáng)制循環(huán)式、浸沒(méi)燃燒式等。z溶液的處理量溶液的處理量：溶液的處理量也是選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。處理量?。喝芤旱奶幚砹恳彩沁x型時(shí)應(yīng)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)。蒸發(fā)。第7章 蒸發(fā)2022-5-1524 （1）蒸發(fā)器的熱阻分析 蒸發(fā)器的傳熱熱阻可由下式計(jì)算 管外蒸汽冷凝

27、熱阻 一般很小，但須注意及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體，否則不凝性氣體在加熱室內(nèi)不斷積累，將使此項(xiàng)熱阻明顯增加； 管壁熱阻 一般可以忽略； 12111iRK117.2.3 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)第7章 蒸發(fā)2022-5-1525 管內(nèi)壁液一側(cè)的垢層熱阻Ri取決于溶液的性質(zhì)及管內(nèi)液體的運(yùn)動(dòng)狀況。降低垢層熱阻的方法是定期清理加熱管，加快流體的循環(huán)速度，或加入微量阻垢劑以延緩形成垢層；在處理有結(jié)晶析出的物料時(shí)可加入少量晶種，使結(jié)晶盡可能地在溶液的主體中，而不是在加熱面上析出； 管內(nèi)沸騰給熱阻 主要決定于沸騰液體的流動(dòng)情況。（2）管內(nèi)汽液兩相流動(dòng)形式（3）管內(nèi)沸騰給熱21第7章 蒸發(fā)2022-5

28、-1526常用蒸發(fā)器傳熱系數(shù)常用蒸發(fā)器傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗(yàn)值的經(jīng)驗(yàn)值蒸發(fā)器的型式蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(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)）6003000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）12006000懸筐式懸筐式6003000升膜式升膜式12006000降膜式降膜式12003500第7章 蒸發(fā)2022-5-15277.2.4 蒸發(fā)器的輔助設(shè)備蒸發(fā)器的輔助設(shè)備1 除沫器（汽液分離器）除沫器（汽液分離器） 蒸發(fā)操作時(shí)產(chǎn)生的二次蒸發(fā)操作時(shí)產(chǎn)生的二次蒸汽，在分離室與液體分離蒸汽，在分離室與液體分離后，仍?shī)A帶大量液滴，尤其后，仍?shī)A帶大量液滴，尤其是處理易產(chǎn)生泡沫的液體，

29、是處理易產(chǎn)生泡沫的液體，夾帶更為嚴(yán)重。為了防止產(chǎn)夾帶更為嚴(yán)重。為了防止產(chǎn)品損失或冷卻水被污染，常品損失或冷卻水被污染，常在蒸發(fā)器內(nèi)（或外）設(shè)除塵在蒸發(fā)器內(nèi)（或外）設(shè)除塵器。器。 圖中（圖中（a a）（）（d d）直）直接安裝在蒸發(fā)器頂部，（接安裝在蒸發(fā)器頂部，（e e）（）（g g）安裝在蒸發(fā)器外）安裝在蒸發(fā)器外部。部。第7章 蒸發(fā)2022-5-15282 冷凝器冷凝器 冷凝器的冷凝器的作用作用是冷凝二次蒸汽。冷是冷凝二次蒸汽。冷凝器有間壁式和直接接觸式兩種。凝器有間壁式和直接接觸式兩種。3 疏水器疏水器將冷凝水及時(shí)排走，防止蒸汽由排出將冷凝水及時(shí)排走，防止蒸汽由排出管逃逸管逃逸 機(jī)械式、熱膨

30、脹式、熱動(dòng)力式機(jī)械式、熱膨脹式、熱動(dòng)力式4 真空裝置真空裝置 當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。常用的真空裝置有噴射泵、真空裝置。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式真空泵水環(huán)式真空泵、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式真空泵等。等。 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器第7章 蒸發(fā)2022-5-15297.3單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)z已知過(guò)程選定：已知過(guò)程選定：加熱蒸汽壓強(qiáng)加熱蒸汽壓強(qiáng)p(或溫度或溫度T)，冷凝器操作壓強(qiáng)，冷凝器操作壓強(qiáng)p(或或溫度溫度t0)；z計(jì)算內(nèi)容：計(jì)算內(nèi)容：?jiǎn)挝?/p>

31、時(shí)間內(nèi)水分蒸發(fā)量單位時(shí)間內(nèi)水分蒸發(fā)量W(kg/h)和完成液的量；和完成液的量； 加熱蒸汽用量加熱蒸汽用量D(kg/h)； 蒸發(fā)器的傳熱面積蒸發(fā)器的傳熱面積A(m2)。求解上述問(wèn)題應(yīng)用物料衡算方程、熱量衡算方程和傳熱速率方程。求解上述問(wèn)題應(yīng)用物料衡算方程、熱量衡算方程和傳熱速率方程。z已知已知條件：條件：原料液流量原料液流量F(kg/h)，原料液濃度，原料液濃度o(質(zhì)量分率質(zhì)量分率)和溫度和溫度to()，完成液的濃度，完成液的濃度(質(zhì)量分率質(zhì)量分率)(生產(chǎn)要求生產(chǎn)要求)；第7章 蒸發(fā)2022-5-15307.3.1 7.3.1 蒸發(fā)量蒸發(fā)量蒸發(fā)器的物料衡算蒸發(fā)器的物料衡算對(duì)溶質(zhì)做物料衡算：對(duì)溶質(zhì)

32、做物料衡算： 000W1wFwwFWFwFwwFW得：水分蒸發(fā)量：完成液量：完成液組成：式中： 溶液的進(jìn)料量； 水份蒸發(fā)量（二次蒸汽的量）； 原料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率； 完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率。F1kg hW1hkg0ww0FwFW w蒸發(fā)室加熱室W,t0,IF,w0,t0,i0D,T0,I0D,T0,IcQLF-Ww,t,iT第7章 蒸發(fā)2022-5-15317.3.2 加熱蒸汽的消耗量加熱蒸汽的消耗量蒸發(fā)器的熱量衡算蒸發(fā)器的熱量衡算對(duì)進(jìn)出蒸發(fā)器的熱量進(jìn)行衡算：對(duì)進(jìn)出蒸發(fā)器的熱量進(jìn)行衡算：00()()LF iiW IiQDr00L()DrFiF W i WIQ , 加熱蒸汽消耗量，

33、kg/s； ， 加料液與完成液的溫度，； ， 加料液，完成液熱焓，kJ/kg； 二次蒸汽和加熱蒸汽的熱焓，kJ/kg。 式中熱損失 可視具體條件來(lái)取加熱蒸汽放熱量（ ）的 某一百分?jǐn)?shù)。 D0tt0ii,cI ILQ0Dr1 .溶液的濃縮熱顯著的溶液溶液的濃縮熱顯著的溶液蒸發(fā)室加熱室W,t0,IF,w0,t0,i0D,T0,I0D,T0,IcQLF-Ww,t,iT第7章 蒸發(fā)2022-5-1532.溶液的濃縮熱可以忽略溶液的濃縮熱可以忽略當(dāng)溶液的濃縮熱不大，溶液的焓值可用比熱計(jì)算。當(dāng)溶液的濃縮熱不大，溶液的焓值可用比熱計(jì)算。以以0的液體為基準(zhǔn)，則：的液體為基準(zhǔn)，則：00 0ic t0ic t00

34、L0()Fc ttWrQDr00()()LF iiW IiQDr第7章 蒸發(fā)2022-5-1533例例7-1 在連續(xù)操作的蒸發(fā)器中，將在連續(xù)操作的蒸發(fā)器中，將2000kg/h的某無(wú)機(jī)鹽水溶液由的某無(wú)機(jī)鹽水溶液由0.1濃縮濃縮到到0.3(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為質(zhì)量分?jǐn)?shù))。蒸發(fā)器的操作壓強(qiáng)為。蒸發(fā)器的操作壓強(qiáng)為40kPa，相應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為，相應(yīng)的溶液沸點(diǎn)為80。加熱蒸汽的壓強(qiáng)為。加熱蒸汽的壓強(qiáng)為200kPa。已知原料液的比熱為。已知原料液的比熱為3.77kJ/(kg)，蒸發(fā)器的熱損失為蒸發(fā)器的熱損失為12000W。設(shè)溶液的稀釋熱可以忽略，試求。設(shè)溶液的稀釋熱可以忽略，試求:1.水的蒸發(fā)量；水的蒸發(fā)量；2

35、.原料液分別為原料液分別為30、80、120時(shí)的加熱蒸汽消耗量。時(shí)的加熱蒸汽消耗量。解：解：查查附錄附錄200kPa200kPa和和8080的飽和水蒸汽的汽化潛熱分別為的飽和水蒸汽的汽化潛熱分別為2205kJ/kg2205kJ/kg、2308kJ/kg2308kJ/kg. .加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量. .水的蒸發(fā)量水的蒸發(fā)量00.1(1)2000(1)1333/0.3wWFkghw第7章 蒸發(fā)2022-5-1534a.原料溫度為原料溫度為30000()DLWrFc ttQrhkg/158822051000/360012000)3080(77. 3200023081330b.原料溫度為原料溫

36、度為80000()DLWrFc ttQrhkg /141722051000/360012000)8080(77. 3200023081330000()DLWrFc ttQrhkg/128022051000/360012000)12080(77. 3200023081330c.原料溫度為原料溫度為120結(jié)論：原料溫度越高，加熱蒸汽消耗越小。結(jié)論：原料溫度越高，加熱蒸汽消耗越小。第7章 蒸發(fā)2022-5-15357.3.3 蒸發(fā)速率與傳熱溫度差蒸發(fā)速率與傳熱溫度差 Q=KAtm據(jù)此計(jì)算蒸發(fā)器傳熱面積據(jù)此計(jì)算蒸發(fā)器傳熱面積A。其中。其中tm 計(jì)算如下計(jì)算如下:mQAK t1 平均溫度差平均溫度差tm

37、蒸發(fā)屬兩相均有相變的恒溫傳熱過(guò)程，故傳熱的平均溫度差為蒸發(fā)屬兩相均有相變的恒溫傳熱過(guò)程，故傳熱的平均溫度差為 tm=T0-t當(dāng)加熱蒸汽選定時(shí)，蒸發(fā)計(jì)算需知道溶液的沸點(diǎn)當(dāng)加熱蒸汽選定時(shí)，蒸發(fā)計(jì)算需知道溶液的沸點(diǎn)t，即可計(jì)算傳，即可計(jì)算傳熱溫度差，在一定壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)熱溫度差，在一定壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)t較純水的沸點(diǎn)高。較純水的沸點(diǎn)高。在實(shí)際生產(chǎn)中，已知的是加熱蒸汽的溫度在實(shí)際生產(chǎn)中，已知的是加熱蒸汽的溫度T0和冷凝器和冷凝器(或分離室或分離室)二次蒸汽的溫度二次蒸汽的溫度t0。(T0-t0)=tT，稱為理論傳熱溫差，稱為理論傳熱溫差。第7章 蒸發(fā)2022-5-1536由于各種原因?qū)е氯芤悍悬c(diǎn)升

38、高使的實(shí)際傳熱溫差由于各種原因?qū)е氯芤悍悬c(diǎn)升高使的實(shí)際傳熱溫差(T0-t)較理論傳較理論傳熱溫差要小，其差值稱為溫度差損失熱溫差要小，其差值稱為溫度差損失：(1)因溶質(zhì)存在，使溶液沸點(diǎn)升高導(dǎo)致與純水沸點(diǎn)之差因溶質(zhì)存在，使溶液沸點(diǎn)升高導(dǎo)致與純水沸點(diǎn)之差 ；(2)蒸發(fā)器操作時(shí)需維持一定液位，因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而使沸蒸發(fā)器操作時(shí)需維持一定液位，因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而使沸點(diǎn)點(diǎn) 升高升高；(3)二次蒸汽由蒸發(fā)器分離室流動(dòng)到冷凝器二次蒸汽由蒸發(fā)器分離室流動(dòng)到冷凝器(或下一效蒸發(fā)器加熱室或下一效蒸發(fā)器加熱室)時(shí)產(chǎn)生壓強(qiáng)降，導(dǎo)致的溫度差損失時(shí)產(chǎn)生壓強(qiáng)降，導(dǎo)致的溫度差損失(若若t0指分離室溫度時(shí)，指分離室溫度

39、時(shí)，=0)。造成溫度差損失的主要原因造成溫度差損失的主要原因總的溫度差損失為三項(xiàng)之和，即總的溫度差損失為三項(xiàng)之和，即= + +第7章 蒸發(fā)2022-5-1537（1）因溶液蒸汽壓下降所引起的溫度差損失）因溶液蒸汽壓下降所引起的溫度差損失設(shè)設(shè)tA為僅考慮因溶質(zhì)存在時(shí)引起蒸汽壓下降時(shí)溶液的沸點(diǎn)，則為僅考慮因溶質(zhì)存在時(shí)引起蒸汽壓下降時(shí)溶液的沸點(diǎn)，則=tA-t0。值的大小與溶液的種類、濃度以及操作壓強(qiáng)有關(guān)，通常采值的大小與溶液的種類、濃度以及操作壓強(qiáng)有關(guān)，通常采用經(jīng)驗(yàn)法則計(jì)算：用經(jīng)驗(yàn)法則計(jì)算：.經(jīng)驗(yàn)估算法經(jīng)驗(yàn)估算法(吉辛科法吉辛科法)對(duì)常壓下由于蒸汽壓下降而引起的沸點(diǎn)升高對(duì)常壓下由于蒸汽壓下降而引起的

40、沸點(diǎn)升高a進(jìn)行修正用于操進(jìn)行修正用于操作壓強(qiáng)下的溫度差損失。作壓強(qiáng)下的溫度差損失。 =fa 式中：式中： a 常壓下由于溶液蒸汽壓下降而引起的沸點(diǎn)升高，常壓下由于溶液蒸汽壓下降而引起的沸點(diǎn)升高， a=tA-100； tA 常壓下溶液的沸點(diǎn)，常壓下溶液的沸點(diǎn)，其值可從有關(guān)手冊(cè)查得；，其值可從有關(guān)手冊(cè)查得； f 校正系數(shù)，無(wú)因次，校正系數(shù)，無(wú)因次，f=0.0162(t0)2/r t0，r 分別為實(shí)際操作壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)分別為實(shí)際操作壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)(K)和汽和汽化潛熱化潛熱(kJ/kg)。 第7章 蒸發(fā)2022-5-1538溶液沸點(diǎn)tAtA純水沸點(diǎn)tWtWC%.杜林規(guī)則法杜林規(guī)則法(Duhrings

41、rule)杜林規(guī)則：杜林規(guī)則：溶液的沸點(diǎn)和相同溶液的沸點(diǎn)和相同壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)之間呈線性關(guān)系。壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)之間呈線性關(guān)系。因此，對(duì)一定濃度的溶液，只要知道它在兩個(gè)不同壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)，因此，對(duì)一定濃度的溶液，只要知道它在兩個(gè)不同壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)，再查出相同壓強(qiáng)下對(duì)應(yīng)水的沸點(diǎn)，即可繪出該濃度溶液的杜林直線，由再查出相同壓強(qiáng)下對(duì)應(yīng)水的沸點(diǎn)，即可繪出該濃度溶液的杜林直線，由此直線即可求得該溶液在其它壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)。此直線即可求得該溶液在其它壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)。第7章 蒸發(fā)2022-5-15395mgLpp 某些蒸發(fā)器的加熱管內(nèi)積有一定高度的液位，使得液面以下液體承某些蒸發(fā)器的加熱管內(nèi)積有一定高度的液位，使得液面

42、以下液體承受更大的壓強(qiáng)，因而導(dǎo)致沸點(diǎn)升高。液層內(nèi)部沸點(diǎn)與表面沸點(diǎn)之差即受更大的壓強(qiáng)，因而導(dǎo)致沸點(diǎn)升高。液層內(nèi)部沸點(diǎn)與表面沸點(diǎn)之差即為因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失為因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失。（2）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失 一般認(rèn)為沸騰時(shí)發(fā)生在液面下一般認(rèn)為沸騰時(shí)發(fā)生在液面下1/5處處取液層下取液層下1/5處壓強(qiáng)處壓強(qiáng)pm下對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)下對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)tpm為依據(jù)。設(shè)分離室壓強(qiáng)為為依據(jù)。設(shè)分離室壓強(qiáng)為p，Pa，液面高度為，液面高度為L(zhǎng)則液層下則液層下1/5處壓強(qiáng)為：處壓強(qiáng)為：溶液的平均密度，溶液的平均密度，kg/m2； L液層

43、高度，液層高度，m。 第7章 蒸發(fā)2022-5-1540tpm 壓強(qiáng)壓強(qiáng)pm下水的沸點(diǎn)，下水的沸點(diǎn)，(因溶液沸點(diǎn)難于查取，故取該壓強(qiáng)下純因溶液沸點(diǎn)難于查取，故取該壓強(qiáng)下純水沸點(diǎn)近似作為溶液沸點(diǎn)水沸點(diǎn)近似作為溶液沸點(diǎn))； tp 與二次蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽壓強(qiáng)p對(duì)應(yīng)的水的沸點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的水的沸點(diǎn)，；對(duì)應(yīng)的溫度差損失：對(duì)應(yīng)的溫度差損失：mpptt 第7章 蒸發(fā)2022-5-1541在三種溫差損失的計(jì)算中，以在三種溫差損失的計(jì)算中，以為最大，為主要影響因素。為最大，為主要影響因素。 （3）由于管路流動(dòng)阻力而引起的溫度差損失）由于管路流動(dòng)阻力而引起的溫度差損失 二次蒸汽由分離室流到冷凝器二次蒸汽由分離室流到冷

44、凝器(或下一效加熱室或下一效加熱室)時(shí)，因管道流動(dòng)時(shí)，因管道流動(dòng)阻力使二次蒸汽的壓強(qiáng)有所降低，溫度也相應(yīng)下降，由此引起的溫度阻力使二次蒸汽的壓強(qiáng)有所降低，溫度也相應(yīng)下降，由此引起的溫度差損失即為差損失即為 。因二次蒸汽產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，隨管路的布置情況而異，。因二次蒸汽產(chǎn)生的壓強(qiáng)降，隨管路的布置情況而異，其計(jì)算較繁。通常根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值選取：其計(jì)算較繁。通常根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)值選?。?=1單效蒸發(fā)：二次蒸汽單效蒸發(fā)：二次蒸汽 蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器冷凝器 =11.5 多效蒸發(fā)：二次蒸汽多效蒸發(fā)：二次蒸汽 蒸發(fā)器蒸發(fā)器冷凝器。冷凝器。多效蒸發(fā)：二次蒸汽多效蒸發(fā)：二次蒸汽 蒸發(fā)器蒸發(fā)器下一效加熱室下一效加熱室=1

45、1.5 第7章 蒸發(fā)2022-5-15422 單效蒸發(fā)計(jì)算示例單效蒸發(fā)計(jì)算示例00.1W11800 11440/0.5wFkg hw例例7-2 將將10%的的NaOH水溶液蒸發(fā)到水溶液蒸發(fā)到50%，處理量為，處理量為1800kg/h，原料液，原料液溫度溫度60，比熱為，比熱為3.4kJ/kg，加熱蒸汽和分離室壓強(qiáng)分別為，加熱蒸汽和分離室壓強(qiáng)分別為400kPa和和50kPa，蒸發(fā)器內(nèi)液面高度為，蒸發(fā)器內(nèi)液面高度為2m，溶液平均密度為，溶液平均密度為1400kg/m3，總，總傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K為為1500W/(m2)，若熱損失為傳熱量的，若熱損失為傳熱量的10%，忽略稀釋熱，忽略稀釋熱，試計(jì)算加熱

46、蒸汽消耗量，水分蒸發(fā)量，產(chǎn)品量及所需傳熱面積。試計(jì)算加熱蒸汽消耗量，水分蒸發(fā)量，產(chǎn)品量及所需傳熱面積。解：查附表：解：查附表： p=400kPa下蒸汽下蒸汽T0=143.4，r0=2138.5kJ/kg p=50kPa下二次蒸汽下二次蒸汽t0=81.2，r=2304.5kJ/kg(1)水蒸發(fā)量水蒸發(fā)量(2)產(chǎn)品量產(chǎn)品量 F-W=1800-1440=360kg/h第7章 蒸發(fā)2022-5-1543(3)加熱蒸汽用量加熱蒸汽用量Dr0=Wr+FC0(t-t0)+QL QL=0.1Dr0 Dr0=1.1Wr+ FC0(t-t0)/r 其中：其中：t=t0+=81.2+的計(jì)算采用杜林規(guī)則的計(jì)算采用杜林

47、規(guī)則因溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)接近完成液，故取因溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)接近完成液，故取w=0.50查表：水的沸點(diǎn)在查表：水的沸點(diǎn)在81.2,50%NaOH的沸點(diǎn)為的沸點(diǎn)為121.1 =tA- tW =121.1-81.2=39.9 第7章 蒸發(fā)2022-5-15441400 9.81 25055.4952 1000mgLppkPa211103700:39.6()1500 (143.4 124.8)oQAmK Tt傳熱面積的計(jì)算：的計(jì)算：查得：查得：pm=55.49kPa下水沸點(diǎn)下水沸點(diǎn)tpm=83.7 =tpm-tp=83.7-81.2=2.5取取=1.2 t=81.2+39.9+2.5+1.2=124

48、.8 故：故： D=1.114402304.5+18003.4(124.8-60)/2138.5=1911kg/h(4)傳熱面積傳熱面積傳熱量傳熱量:Q=Dr0=19112138.5/3600=1135.2 kW第7章 蒸發(fā)2022-5-15457.4蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性與蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性與多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)7.4.1 7.4.1 蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)1 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)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水量W(kg/h)：QWr蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度U：指單位時(shí)間單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量，指單位時(shí)間單

49、位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量，kg/(m2h) WUA沸點(diǎn)進(jìn)料，且不計(jì)熱損失沸點(diǎn)進(jìn)料，且不計(jì)熱損失 m0QKA tDrWr1WQUKtAA rr第7章 蒸發(fā)2022-5-15462.2.提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的途徑(1)提高傳熱溫度差提高傳熱溫度差tm方法：方法：（2）增大總傳熱系數(shù)）增大總傳熱系數(shù)K增大管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)增大管內(nèi)對(duì)流傳熱系數(shù)i i減少管內(nèi)側(cè)污垢熱阻減少管內(nèi)側(cè)污垢熱阻提高熱源的溫度提高熱源的溫度 ：如采用高溫?zé)嵩矗喝绮捎酶邷責(zé)嵩磎tTt降低溶液的沸點(diǎn)降低溶液的沸點(diǎn) ：如采用真空蒸發(fā)：如采用真空蒸發(fā) 第7章 蒸發(fā)2022-5-15473 3 加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性加熱蒸汽

50、的經(jīng)濟(jì)性加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性是指是指1kg1kg加熱蒸汽可蒸發(fā)的水量，即加熱蒸汽可蒸發(fā)的水量，即W/DW/D。若原料液在沸點(diǎn)下進(jìn)入蒸發(fā)器，忽略熱損失，則有：若原料液在沸點(diǎn)下進(jìn)入蒸發(fā)器，忽略熱損失，則有：0rDeWr 稱為單位蒸汽消耗量稱為單位蒸汽消耗量，表示每蒸發(fā)，表示每蒸發(fā)1kg1kg水所需消耗的加熱蒸水所需消耗的加熱蒸汽量，可用來(lái)說(shuō)明加熱蒸汽的利用率。汽量，可用來(lái)說(shuō)明加熱蒸汽的利用率。e 為節(jié)約能源，降低能耗，需提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。其中最為節(jié)約能源，降低能耗，需提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。其中最主要的途徑是主要的途徑是采用多效蒸發(fā)采用多效蒸發(fā)。第7章 蒸發(fā)2022-5-15481.

51、并流流程并流流程又稱為順流加料加料流程，是工又稱為順流加料加料流程，是工業(yè)上最常見(jiàn)的加料模式。業(yè)上最常見(jiàn)的加料模式。7.4.2 多效蒸發(fā)流程多效蒸發(fā)流程蒸汽流動(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 料液可自動(dòng)流入下一效，無(wú)需泵料液可自動(dòng)流入下一效，無(wú)需泵輸送；輸送； 溶液會(huì)發(fā)生閃蒸而產(chǎn)生更多的蒸溶液會(huì)發(fā)生閃蒸而產(chǎn)生更多的蒸汽；汽；傳熱推動(dòng)力依次減小傳熱推動(dòng)力依次減小； K依次減?。灰来螠p??；并流多效蒸發(fā)并流多效蒸發(fā)第7章 蒸發(fā)2022-5-1549優(yōu)、缺點(diǎn)：優(yōu)、缺點(diǎn)： 料液需用泵送入下一效；料液需用泵送入下一效； 傳熱推動(dòng)力較為均勻傳熱推動(dòng)力較為均勻；2.逆流流程逆流流程蒸汽流動(dòng)方向：蒸汽流動(dòng)方向： 321溶液流動(dòng)方向：溶液流動(dòng)方