化工原理《蒸发》ppt.ppt

* * 化工原理 主讲：刘克峰 合肥学院化学与材料工程系 2012年5月22日 第六章 蒸发 蒸发过程 概述 蒸发设备 生物溶液 增浓 多效蒸发 单效蒸发 计算 本章学习重点 ◆学习要求：通过本章学习，能够掌握蒸发操作的特点，过程计算、设备选型、确定适宜的工艺流程和适宜的操作条件。 Ⅰ.和一般的传热过程相比，蒸发操作具有哪些特征， 对蒸发设备及蒸发工艺过程有何特殊要求。 Ⅱ.蒸发器的基本结构、操作特性及适用场合。 Ⅲ.蒸发过程计算（以单效为重点，包括溶液沸点升 高、物料衡算、热量衡算、传热面积计算等。） Ⅳ.蒸发操作的强化及节能途径。了解更多蒸发的流 程、与单效蒸发的比较及效数的限制。 ◆学习方法：在全面掌握传热知识的基础上，从分析蒸发操作的特点入手，理解蒸发器结构特点及其多样性（适应物料工艺特点）、蒸发过程计算的复杂性（溶液沸点升高）、提高蒸发器的生产强度的措施、蒸发操作的节能途径。 ◆应重点掌握的内容 蒸发：将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶液或回收溶剂的操作。（其广泛应用于化工、轻工、制药、生物、食品等行业） 工业上被蒸发的溶液居多，故本章以水溶液为重点。 蒸发的目的：1.制取增浓的液体产品 （如牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩） 2.纯净溶液的制取（如淡化海水） 3.同时制备浓缩溶液和回收溶剂 （如中药生产中酒精浸出液的蒸发） 蒸发过程分类：1.加压蒸发、常压蒸发和减压蒸发 2.单效蒸发与多效蒸发 3.间歇蒸发和连续蒸发 蒸发操作的特点：1.溶液沸点升高 2. 热能的综合利用 3.溶液的工艺特性 垂直长管型蒸发器 直接接触传热蒸发器 垂直短管型蒸发器 循环蒸发器 降膜式蒸发器 升-降膜式蒸发器 升膜式蒸发器 单程型蒸发器 6.2 蒸发设备 蒸发设备及其大致分类见下图示： 特点是使溶液在蒸发器中作循环流动。依靠外力为强制循环式蒸发器，依靠溶液在蒸发器不同部位密度差的为自然循环式蒸发器。 特点是溶液沿加热管壁呈膜装流动而进行传热和蒸发，一次通过加热室即可达到所要求的组成。其突出优点是传热效率高，蒸发速度快，溶液在蒸发器内停留时间短，特别适用于热敏性物料的蒸发。 中央循环管式蒸发器又称标准是蒸发器。它是工业生产中使用广泛且历史悠久的自然循环蒸发器的一种。这类蒸发器的循环速度≤0.5m/s， λ总=580~2900W/(m2·℃） 悬框式蒸发器是中央循环管式蒸发器的改进型，其加热室外沿与蒸发器壳体间供液体的循环通道。S循环=S总×（100%~150%），故液体的循环速度提高，达1~1.5m/s，λ总=580~3500W/(m2·℃) 加热室与分离室分开，易于清洗更换，降低蒸发器总高度。 列文式蒸发器是在加热室上部增设一段直管作为沸腾室。由于直管内液柱的静压力抑制了液体在加热管内沸腾，从而减少了加热管结垢的可能性。在沸腾室上部设有立式隔板，以破坏大气泡，与液体形成均匀混合物上升。同时，由于循环管不被加热，加大了液体的密度差和循环的推动力，使循环速度高达2~3m/s， λ总=1280~2350W/ (m2·℃） 强制循环式蒸发器，v循环=2~5m/s, λ总=1000~6000W/ (m2·℃） 直接接触传热蒸发器的典型代表是浸没燃烧式蒸发器。 它是将燃料（煤气或重油）与空气混合燃烧产生的高温烟道气直接通入待蒸发的溶液中，使溶液沸腾汽化，从而得到增浓的溶液，蒸出的溶剂与烟气一起从蒸发器顶部排出。 优点：结构简单，传热速率快、效率高，适用于易结晶或有腐蚀性溶液（如硫酸、铵盐溶液的蒸发），但不适