第五章_蒸发.ppt

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第五章_蒸发

当蒸发操作中没有温度差损失时,三效蒸发和单效蒸发的传热速率基本上相同,因此生产能力也大致相同。 多效蒸发时的温度差损失较单效蒸发时大,多效蒸发时的生产能力和生产强度均较单效时为小。 采用多效蒸发可提高加热蒸汽的利用率,但降低了生产强度,两者互为矛盾。 (4)多效蒸发中的次数限制及最佳效数 由于效数越多,温度差损失越大,效数有限制。 效数越多,蒸汽耗量越小,但设备投资增加,操作费用增加。 §4-4 蒸发装置及其选型 一、蒸发器的结构 加热室和分离室 间接式:循环型(非膜式) 单程型(膜式) 直接式:888 1.循环型(非膜式)蒸发器 自然循环: 强制循环: (1)???? 中央循环管式(或标准式)蒸发器 溶液沿粗管下降而沿细管上升,中央循环管截面积为加热管总截面积的40%-100%。 优:溶液循环好,转热效率高;结构紧凑,制造方便,操作可靠。 缺:溶液浓度大,沸点高;加热室不易清洗。 (2)悬筐式蒸发器 加热室悬挂在器内,可由顶部取出,便于清洗与更换。 溶液沿环隙通道下降而沿加热管上升。 环隙截面约为沸腾管总截面积的100%-150%,溶液循环速度较高。 缺点:设备耗材量大,占地面积大,加热管内溶液滞留量大。 (3)外热式蒸发器 (4)强制循环蒸发器 溶液沿循环管下降,沿加热管上 缺点:动力消耗大 2.膜式(单程型)蒸发器 (1)升膜蒸发器 原料液经预热达到沸点或接近沸点 (2)降膜式蒸发器 (3)升-降膜蒸发器 (4)刮板搅拌薄膜蒸发器 3.直接加热蒸发器 浸没燃烧蒸发器 二、蒸发器的选择 选型时应考虑的因素 1)溶液的粘度 2)溶液的热稳定性 3)有晶体析出的溶液 4)易发泡的溶液 5)有腐蚀性的溶液 6)易结垢的溶液 7)溶液的处理量 (见P302表) 蒸发小结 蒸发特点 单效蒸发计算(物料衡算、能量衡算) 产生传热温度差损失的原因 多效蒸发流程及其特点 提高生蒸汽热能利用程度的措施 限制效数的原因 典型的蒸发设备及特点 第一节 概 述 蒸发:将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移走蒸汽,从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作。 蒸发设备:蒸发器 应用领域:化工、石油化工、制药、制糖、造纸、深泠、海水谈化及原子能等工业中。 蒸发的目的:使溶剂与溶质分离 (1)制取浓溶液,例如将NaCl溶液电解得到的氢氧化钠稀溶液侬缩得氢氧化钠浓溶液; (2)溶液浓缩到接近饱和状态,然后将浓溶液冷却,使溶质结晶分离,制得纯固体产品。例如蔗糖的生产,食盐的精制等。 (3)溶剂蒸发冷凝,除去非挥发性杂质,制取纯溶剂。例如谈化海水制取淡水。 第五章 蒸发 工业上被蒸发的溶液大多是水溶液,所以本章只讨论水溶液的蒸发。 蒸发的基本流程: 蒸发的操作方法: 1.常压蒸发和减压蒸发(真空蒸发) 真空操作特点: 2.单效蒸发和多效蒸发 3.间歇蒸发与连续蒸发 蒸发过程的实质是转热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的转热过程,溶剂的汽化速率由传热速率控制,故蒸发属于热量传递过程。 特点: (1)传热性质 两侧相变恒温转热 (2)溶液性质 (3)溶液沸点的改变 (4)泡沫夹带 (5)能源利用 §4-2 单效蒸发 操作流程 一、溶液的沸点和温度差损失 (一)溶液的沸点 溶液蒸汽压<纯水蒸汽压 溶液沸点>纯水沸点 例:常压下20%(wt%)NaOH水溶液沸点=108.5℃ 水沸点=100℃ 溶液沸点升高=108.5-100=8.5 ℃ 例:用120 ℃饱和水蒸气分别加热20%NaOH水溶液和纯水,并使之沸腾,有效温差分别为 20%NaOH水溶液 120-108.5=11.5 ℃ 纯水 120-100=20 ℃ 同条件下蒸发溶液时的有效温度差下降8.5℃,下降的度数称为因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失,其值与同条件下的沸点升高值相同。 (二)温度差损失 1.?? 因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失△’ 溶液的沸点升高主要与溶液类别、浓度和操作压强有关,一般由实验测定。常压下某些无机盐水溶液的沸点升高与浓度的关系见附录二十一(P358)。 加压或减压时,可估算 △‘=f△a’ △a’—常压下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高(即温度差损失),℃; △’—操作压强下,由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高,℃; f —校正系数,无因次。 T‘——操作压强下二次蒸汽的温度,℃ r’——操作压强下二

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