化工5.ppt

7 蒸发 7.1 概述 7.2 单效蒸发 7.3 多效蒸发 7.4 蒸发设备 7.1 概述 （1）蒸发操作的目的 ① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品 或半成品。 ② 脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态， 随后加以冷却，析出固体产物，即采 用蒸发，结晶的联合操作以获得固体 溶质。 ③? 除杂质，获得纯净的溶剂。 （2）蒸发的流程 7.1 概述 （3）加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。 （4）分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（真空）蒸发。 ② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。 7.1 概述 （5）蒸发操作的特点 ① 沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知：在相同温度下，其蒸汽压纯溶剂的为低，因此，在相同的压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时，蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小，而溶液的浓度越大，这种影响就越显著。 ② 节约能源 ③ 物料的工艺特性 本章的重点就是研究上述问题，同时还考虑从二次蒸汽中分离夹带液沫的问题。 7.2 单效蒸发 7.2.1 单效蒸发的计算 对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通 常需要计算以下的这些内容： ① 分的蒸发量； ②?热蒸汽消耗量； ③ 发器的传热面积。 要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和 传热速率方程来解决。 7.2.1 单效蒸发的计算 （1）物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即 7.2.1 单效蒸发的计算 （2）热量衡算 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时， （2）热量衡算 用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一定浓度和温度 下的焓。对于大多数物料的蒸发，可以不计溶液的浓缩热，而由比 热求得其焓。习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有 （2）热量衡算 为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即 （2）热量衡算 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为： （2）热量衡算 7.2.1 单效蒸发的计算 （3）蒸发器传热面积的计算 由传热速率方程得 （3）蒸发器传热面积的计算 由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热， ，且蒸发器的热负荷 ，所以有 7.2.1 单效蒸发的计算 （4）浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-21为NaOH水溶液从0℃为基准温度的焓浓图。 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （1）溶液的沸点升高和杜林规则 在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压强的下溶剂的沸点成线性关系： （1）溶液的沸点升高和杜林规则 （1）溶液的沸点升高和杜林规则 由该图可以看出： ① 浓度不太高的范围内，由于沸点线近似为一组平行直线，因此可以合理的认为沸点的升高与压强无关，而可取大气压下的数值； ② 浓度范围只需要知的两个不同压强下溶液的沸点，则其他压强下的溶液沸点可按杜林规则进行计算。 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响 按液面下处L/5溶液的沸腾温度来计算，液体在平均温度下的饱和压力： （2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （3）因蒸汽流动阻力引起的温度差损失 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （4）效蒸发过程的计算 ①设计型计算：给定蒸发任务，要求设计经济上合理的蒸发器。 给定条件：料液流量 ，浓度 ，温度 以及完成液浓度 ； 设计条件：加热蒸汽的压强以及冷凝器的操作压强主要由可供使用 的冷却水温度来决定； 计算目的：根据选用的蒸发器形式确定传热系数 ，计算所需供热