化工原理(第五部分：蒸发和冷冻)课件.ppt

并流 逆流 优点： 1.随着料液组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜力。 2.完成液排出温度较高，可利用显热在减压下闪蒸增浓，提高完成液组成。 缺点： 1.辅助设备多，动力消耗大； 2.不适于处理热敏性溶液；3.操作复杂，工艺不易稳定 平流 （1）氨:单位容积制冷量大、价廉；但有味、有害且有腐蚀； （2）氟里昂：氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称；破坏地球的臭氧层， 已 限制使用。 ⑶碳氢化合物：常用的主要是乙烯、乙烷、丙烯、丙烷； 载冷剂是指间接冷却系统中运载冷量的媒介物质，又称冷媒。它依靠显热来传递冷量。 四大件 常温→低温 高温→常温 低温→高温 低温→低温 温 度 降 低 高 压 增 加 低 压 压 力 液 态 气态→液态 气 态 液态→气态 状 态 制冷剂 降低冷冻剂 液体压力和温度 （从冷凝压力降到蒸发压力） 用冷却介质将冷冻剂 冷凝放出热量进行液化 提高冷冻剂 气体压力， 造成液体条件 （从蒸发压力升到冷凝压力） 利用冷冻剂 蒸发吸热， 产生冷作用；对外输出冷量的设备 作 用 节流阀\膨胀阀 冷凝器 压缩机 蒸发器 所用元件 2.冷冻系数ε = T1 T2 – T1 = T低 T高 – T低 定义： = 从低温热源吸收的热 消耗的外功 = Q1 N = Q1 Q2 – Q1 T 1 2 3 4 S Q 2 Q1 冷凝温度 蒸发温度 N T2 T1 冷冻能力 对于理想制冷循环, ε仅与T1和T2有关，与制冷剂的性质无关。 ε↑,制冷效率↑； T2 ↓,ε↑ ---------但T2 ↓受环境条件限制，故主要受T1影响； T1↑ ε↑---------过低不利于传热(蒸发器内推动力减小)。 冷凝温度 蒸发温度 制冷系数ε ：消耗单位外功所能获得的制冷量。 用于衡量制冷循环经济性的一项指标。 3.冷冻能力Q1 Q1 4.冷冻操作条件的选定 1）.蒸发温度T1 2）.冷凝温度T2 T1 ε 蒸发温度要适宜，一般比被冷物料最低温度低4~8K（受冷物料温度限制）。 机械消耗小，操作费用小； 蒸发器传热动力小，需加大换热面积， 设备费用增加； 通常取冷凝温度比冷却剂高8~10K（受冷却剂温度限制）。 T2 ε 4）.过冷操作 3）.压缩比P2/P1 T1↘那么P1↘ P2 P1 T2↗那么P2↗ 功耗增大 压缩比不能过大，单级不能超过6~8 冷冻剂蒸汽冷凝成液体后，再进一步冷却降低其温度（低于其冷凝温度），称为过冷操作；一般过冷量比冷凝温度低5K T2↘那么P2↘，压缩比降低，过冷系数增加，冷冻效果好 5.冷冻剂与冷载体 1）.常用冷冻剂 对制冷剂的要求： ① 常压下，沸点低 → 蒸发温度低； ② 单位容积制冷量大 → 制冷剂量小，压缩机尺寸小； ③ 制冷剂潜热要大 → 可减少制冷剂循环量；④ 不燃烧、无毒、无刺激气味（无爆炸、无腐蚀性）价低。 2）.载冷剂 水： 高温载冷剂（ 0℃之上），在空调系统中应用特别理想。 冷冻盐水：中温载冷剂，一般用氯化钠或氯化钙配置，适用于-5～-50℃ 制冷装置。腐蚀性大。 有机溶液：低温载冷剂 乙二醇，1.7～-50℃。 丙二醇，-3.7～-36℃。 酒精(C2H5OH),凝固点为-114℃，可做低温载冷剂(-114℃以上)。 二氯甲烷，凝固点为-97℃，可做低温载冷剂(-90℃以上) 。 博学，笃行，知行合一！ 以此与大家共勉！ 主讲人：刘春颖 第五部分：蒸发和冷冻 蒸发部分 冷冻部分 蒸发部分 　1.蒸发概述 1）蒸发操作概念 在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物理性操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，为了得到符合标准的产品。 常将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。 溶剂S 溶质A（不挥发） 溶剂S 加热 挥发性溶剂，不挥发溶质――加热、沸腾－→ 溶剂部分汽化；溶液浓缩 2）蒸发操作的目的 获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品 脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程 去除杂质。 3）蒸发操作的分类 ①按二次蒸气的利用情况分 单效蒸发： 将二次蒸气不再利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。 单效蒸发； 多效蒸发 单效 多效蒸发： 若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气,则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。 ②按操作压力分 常压 加压 减压（真空） 减压蒸发： 沸点降低 优点： (1) 有利于提高Δtm ↑,