1、第六章 蒸 发,第一节 概 述 第二节 单效蒸发 第三节 多效蒸发,第一节 概 述,一、蒸发的概念： 挥发性溶剂，不挥发溶质加热、沸腾 溶剂部分汽化；溶液浓缩热量供给汽化热量衡算 传热特 速率点 蒸汽移出浓缩物料衡算 方程沸腾现象 溶液沸点升高,装置： 下部有加热室（管式换热器）管外：加热饱和蒸汽蒸发器 管内：溶液沸腾汽化浓缩液底部排出上部：分离室 蒸汽与液沫分离，挡板除沫冷凝器,二、蒸发过程的分类：1、操作压力 常压 沸点100 饱和蒸汽压力高减压 沸点低：(1)tm, (2) 可利用废汽 (3)热敏性物质 沸点温度低，减少热损失 缺点：(1)真空装置 (2)沸点，K(3)二次蒸汽t, 冷凝
2、器温差,2、 二次蒸汽利用 单效蒸发多效蒸发 二次蒸汽用于下一效操作压力、沸点低于上效 3、操作情况 连续式 以X1出料 沸点最高间隙式 一次加料最终X1出料连续加料 维持液面，X1一次出料,间隙式时，x值一直变化 间隙式生产能力连续式（操作情况下）， 但间隙式存在非生产时间。,三、蒸发过程总结1、实质是传热过程 2、沸点升高，传热温差小于蒸发纯溶剂3、重视体系特性 结垢、结晶热敏物质粘度与腐蚀性等,第二节 单效蒸发,讨论对象：连续稳态操作 已知条件：加料量F kg/h；质量分数x0；初温t0 ；要求完成液浓度x1；加热蒸汽 TS(pS) 饱和蒸汽；操作压力pC 任务：(1)计算水分蒸发量（二
3、次蒸汽量）W kg/h(2) 加热蒸汽消耗量D kg/h(3)蒸发器传热面积S,一、单效蒸发器的计算物料衡算热量衡算传热速率方程沸点升高关系式,1、蒸发量 w以单位时间为基准，物料衡算：,2、加热蒸汽消耗量D：以单位时间为基准，焓衡算，0焓值为0H：TS(PS)下饱和蒸汽的焓值；H：二次蒸汽焓值； h0,h1使用焓浓图查得hw：TS下饱和冷凝水的焓值。,如果不考虑溶液的稀释热,r：二次蒸汽的汽化潜热 r：饱和蒸汽（加热）汽化潜热,讨论： (1)若沸点进料，t0=t1，且QL=0（蒸发1kg水蒸汽量） (2)由于蒸汽汽化潜热随温度（p）变化不大考虑到r与r的差别及QL ， D 1.1w,3、蒸发
4、器的传热面积：若不考虑热损失：Q=Dr 且整个蒸发过程是恒温差过程：K值的计算：冷凝 沸腾,管内溶液沸腾传热的影响因素物性蒸发器形状沸腾传热形式操作条件K值一般为实验求取。,二、浓缩热与溶液的焓浓图NaCl、CaCl2稀释时放热，浓缩时需加热，浓度变大时影响越大。溶液的焓值由焓浓图查出。 实例：不考虑浓缩热，相同传热面积S下，处理量F与实际的高6。,三、蒸发设备中的温度差损失t1实际条件 (1)溶液沸点升高下的沸点 (2)蒸发器液层压强(3)蒸发器冷凝器的压降,1、溶液沸点升高杜林规则：与溶液的种类、浓度、蒸汽压力有关(1)手册上可以查到常压下的溶液沸点(2)杜林规则：（压强影响）,两种不同压
5、力下溶液的沸点差与另一种标准液体在相应压力下的沸点差的比值为常数。(1)水的关系可以查图表(2)已知两组数据tA与tA0，可求另一tA,2、液体静压头和加热管内磨擦损失影响：(1)保持一定的液位：(加热管长的1/22/3） (2)动液位 取平均压强 加热管中部p：液面上的压强；L：加热管底部以上液层高；：液体的平均密度。* 加热管内流速较大时，磨擦损失增大液体平均压强。,3、管道流体阻力产生压降的影响pC p 二次蒸汽饱和温度 温度差损失十分明显，注意选择加热蒸汽压强！,第三节 多效蒸发,单效与多效的区别:在于二次蒸汽的利用。单效：D/W1或1.1 多效：后效的蒸发室压力和溶液沸点比原蒸发量低
6、，二次蒸汽做为加热蒸汽。,理论上： 一效1kg蒸汽1kg水 沸点进料（各级），QL=0，二效1kg蒸汽2kg水 温度差损失，三效1kg蒸汽3kg水 不同压力下的值。实际上：D/W 1 2 3 4 51.1 0.57 0.4 0.3 0.27,一、多效蒸发的流程 溶液与加热蒸汽成并流并流 溶液与加热蒸汽成逆流逆流 溶液与加热蒸汽间或并逆流错流 每一效加入原料液平流,1、并流法： (1) P P1 P2 PC 自流(2) t t1 t2 tC 闪蒸（高于沸点进料）(3)浓度，T，(最后两效严重）,2、逆流法： 利用泵将物料打入下一效除末效外，低于沸点进料X，T，不致太大，不致过小 3、错流法： 合
7、并1，2， 如NaOH 2-3-1，3-1-2等 4、平流法：有结晶析出* 部分二次蒸汽可作预热料液,二、多效蒸发器的温差损失和效数限制以三效为例：加热蒸汽T,相同条件下t总单效t总，沸点越大，下降幅度越大，效数，t总，各效越小。*维持泡核沸腾57，（效数限制） 电解质溶液23效；糖水46效；海水淡化，（稀溶液）多一些。,三、单效蒸发器与多效蒸发器生产能力比较1、生产能力和生产强度生产能力：单位时间内的蒸发水量。 若 QL=0，t0=t1 ，传热量全部用于蒸发 蒸发量正比于传热速率：,生产强度：单位时间单位面积蒸发水量 U=W/S若 QL=0，t0=t1（忽略稀释热）Cp0 = Cp1,t 饱和蒸汽压 操作压力不凝气提高K 结垢i：物性、操作条件,2、单效与多效的比较QL=0，浓缩热Cp0 = Cp1， 沸点进料。,若不考虑温度损失：QI Q， 单效生产强度3倍三效生产强度 去掉假设：多效生产强度小于单效生产强度.提高了加热蒸汽利用率.,效数的选择 1、t 有效 泡核2、生蒸汽的消耗3、设备投资单双D/W:(1.1-0.57)/1.1=50%,45 (0.3-0.27)/0.3=10%,
