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第七章 蒸发 概述 (Introduction) 真空蒸发 真空蒸发：减压（真空）下蒸发。 目的：降低溶液沸点。 优点：真空下溶液的沸点低，加热蒸汽与沸腾液体间温差大， 减小蒸发器的传热面积；利用低压蒸汽或废气作热源；适于热敏性物料；沸点低，蒸发器热损失小。 缺点：耗能大；低压沸点低，粘度大，给热系数减小。 单效蒸发：1kg水/1kg多生蒸汽 多效蒸发：加热蒸汽通入蒸发器，液体受热沸腾产生的蒸汽作为二次蒸汽加以利用引入下一级蒸发器， 多个蒸发器依次连接形成多效蒸发。 意义: 提高蒸汽的利用率（或经济程度）。 蒸发同样数量的水W，多效时蒸汽量D 远小于单效时。 概述 (Introduction) 概述 (Introduction) 单效蒸发 物料衡算和热量衡算 物料衡算和热量衡算 物料衡算和热量衡算 物料衡算和热量衡算 蒸发设备中的温差损失 温度差损失的原因 溶液蒸汽压降低而引起的温度差损失 ?’ 杜林规则 (Duhring’s rule)法(直线规则法) 杜林规则：说明溶液的沸点和相同压强下标准溶液沸点之间呈线性关系。 液柱静压头引起的温度差损失 ?’’ 多效蒸发 单效蒸发：1kg水/1kg多生蒸汽 多效蒸发：加热蒸汽通入蒸发器，液体受热沸腾产生的蒸汽作为二次蒸汽加以利用引入下一级蒸发器，多个蒸发器依次连接形成多效蒸发。 多效蒸发流程 多效蒸发流程 多效蒸发流程 错流加料蒸发流程 多效蒸发流程 蒸发器的生产能力和蒸发强度 生产能力：单位时间汽化的水量，可用传热速率来表示。 蒸发器的生产能力和蒸发强度 蒸发强度：蒸发器单位面积上的生产能力。 若三效蒸发和单效蒸发生产能力相同，每个蒸发器的面积和传热系数相等。 则 单效蒸发强度：Q/A 三效蒸发强度：Q/3A 效数越多， 有效温差和生产能力越小，蒸发强度越小。 多效蒸发效数的限制 : 多效蒸发的计算： 提高加热蒸汽经济性的其他措施 提高加热蒸汽经济性的措施 二、冷凝水自蒸发的利用： 提高加热蒸汽经济性的措施 三、热泵蒸发器： 通过压缩机提高二次蒸汽的压力，使饱和温度提高至原来的压力时，重新送回蒸发器加热室。 蒸发设备 单程型蒸发器 单程型蒸发器 循环型与单程型蒸发器的不同特点 单程型比循环型更具优点： 溶液只通过加热室一次，不需循环，所以溶液在蒸发 室停留时间短，沸点不太高，适于热敏性物料； 单程型溶液呈膜状流动，α提高； 膜状流动液柱静压头造成的温差损失小，有效温差大； 单程型蒸发器 浸没燃烧式蒸发器 除沫器、冷凝器和真空装置 除沫器、冷凝器和真空装置 除沫器、冷凝器和真空装置 蒸发器的生产能力和生产强度 列文式蒸发器 加热室上增设沸腾室，溶液的沸腾传热有加热室转移到沸腾室. 优点：避免加热管表面结晶和结垢，适于粘度大的溶液，传热系数大 缺点：液柱静压头引起的温差损失大。 循环型蒸发器 强制循环蒸发器 泵迫使流体产生循环，循环速度大小由泵流量调节来控制。 优点：传热系数大；缺点：能耗大。 循环型蒸发器 升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 升 | 降膜式蒸发器 需控制成膜，对进料速度有一定要求。 刮板式冷凝器 除沫器 冷凝器及真空装置 * 过程原理与装备 * 单效蒸发 多效蒸发 蒸发：将稀溶液在沸腾状态下进行浓缩的单元操作。 蒸发分类 : 常压蒸发 加压蒸发 减压蒸发 蒸发的目的：溶液中溶剂的汽化，获得溶剂产品或不挥发溶质产品。 蒸发的必要条件：不断供给热能，不断排除蒸汽，溶剂易挥发。 1 2 3 蒸发流程： 蒸发过程的基本概念: 加热蒸汽(生蒸汽) 二次蒸汽 水蒸气 联苯 熔盐 蒸发过程的特点： （1）沸点升高： （2）能耗大： （3）溶液的特性决定蒸发器的结构特性。 (1) 沸点升高：溶液中含有不挥发性溶质，故溶液的蒸汽压较纯溶剂的蒸汽压为低(沸点高)，当加热蒸汽温度一定，蒸发溶液的传热温差就比蒸发纯溶剂的传热温差小；且浓度越高，沸点越高， 温差越小。 (2) 能耗大：工业蒸发规模很大，需要耗用大量的加热蒸汽，应充分利用二次蒸汽(多效蒸发)，降低过程的能量消耗； (3) 溶液的特性决定蒸发器的结构特性。易结垢或析出结晶的溶液，设计上应设法防止或减少垢层的生成，使加热面易于清洗。对热敏性、高粘度或强腐蚀性的物料，应设计或选择适当结构的蒸发器。 物料衡算 水分蒸发量W F x0 t0 h0 c0 D, Ts , Hs L , x, t , c, h D, Ts, hs W, T, H 加 热 室 蒸发室 溶质不变： 水分蒸发量： 完成液浓度： F = L ＋W 总物料衡算： 加热蒸