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第六章 蒸发 ?Evaporation §6-1 概述 蒸发是工业上常用的浓缩方法。 一、蒸发概念 1、蒸发：使含有不挥发物质的溶液沸腾汽化，并移出蒸汽，从而使溶液中的溶质浓度提高的单元操作，称为蒸发。 2、蒸发的目的：①将溶液浓缩后,冷却结晶，获得固体产品；②获得纯净的溶剂产品；③获得浓缩的溶液产品。 §6-2 蒸发设备－蒸发器 蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。 蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和分离室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。 §6-3 单效蒸发 §6-3-1 溶液的沸点升高和温度差损失 一、溶液的沸点升高 在一定的压强与液层深度条件下，溶液的沸点较纯溶剂（水）的高，高出的度数称为溶液的沸点升高，例如，常压下20%（质量百分数） ，若不特别指明，本章溶液的组成都是指质量百分数。NaOH水溶液的沸点为108.5℃，而水的为100℃，此时溶液沸点升高8.5℃。 §6-3-2 生产能力及生产强度 一、蒸发器的生产能力 蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量来表示，又称蒸发量，用W表示，[kg/h]。 可用蒸发器的传热速率来衡量其生产能力。 二、蒸发器的生产强度 1、概念：蒸发器的生产强度是指单位时间内在单位传热面积上所蒸发的水分量，用U表示，[kg/m2.h]。 蒸发器的生产强度是衡量蒸发器性能好坏的标准。 §6－4 多效蒸发 节约能源，提高加热蒸汽的经济程度，使单位质量的加热蒸汽能够除去较多的水分，是蒸发操作中要解决的关键问题之一。多效蒸发就是最有效的措施之一。 本章小结 1、什么是蒸发？蒸发的必备条件是什么？ 2、什么是多效蒸发？与单效蒸发比，多效蒸发有什么优缺点？ 3、蒸发操作有哪些特点？ 4、什么是溶液的沸点升高？什么是溶液的温度差损失？造成溶液的温度差损失的原因是什么？ 5、真空蒸发有什么优点？ 6、多效蒸发是否效数越多越好？为什么？ 2、提高蒸发器的生产强度的途径： 若为沸点进料，忽略蒸发器的热损失： r’－操作压强下，二次蒸汽的气化潜热，kJ/kg. （1）提高?tm: ?tm=T-t 传热温差取决于加热蒸汽的压强以及冷凝器中二次蒸汽的压强。 加热蒸汽的压强：300～500kPa，特例：600～800kPa 冷凝器的真空度: 要求残压（绝压）?10～20kPa （2）增大总传热系数K： 总传热系数K取决于两侧的对流传热分系数及污垢热阻。一般 ：?o ?i。考虑增大?i为主。管内侧的污垢热阻也是影响总传热系数K的重要因素。 一、多效蒸发的操作原理 将二次蒸汽作为另一蒸发器的加热蒸汽，只要该蒸发器蒸发室的压强和溶液沸点，均比原蒸发器中的低，则引入的二次蒸汽仍能起到加热作用，此时第二个蒸发器的加热室便是第一个蒸发器的冷凝器。 将多个蒸发器这样连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发器。每一个蒸发器称为一效，通入生蒸汽的蒸发器称为第一效，利用第一效的二次蒸汽以加热的称为第二效，依此类推。 W－蒸发量，单位时间内蒸发的水分量,kg/h； D－加热蒸汽的消耗量,kg/h。 D / W －单位蒸汽耗量，蒸发单位质量的水分所消耗的加热蒸汽,无量纲。 效数： 单效 双效 三效 四效 五效 D / W： 1.1 0.57 0.4 0.3 0.27 to? To? 多效蒸发可以节省大量的生蒸汽。在蒸发大量水分时，广泛采用多效蒸发。常用的多效蒸发：双效 、 三效、四效，有的多达六效。 二、多效蒸发流程 根据溶液与二次蒸气的流向，可有不同的加料方法与相应的流程。加热蒸汽的流向都是由第一效顺序流至末效。以三效为例，可以有三种流程： 1、并流加料流程?? （1）流程： 如下图所示。在这种流程中，溶液的流向和蒸气的流向相同，从第1效顺序到第3效，压力逐效降低，溶液浓度逐效升高。 动画 （2）特点： a.溶液的输送可以利用各效间的压力差进行。 b.溶液由前一效进入后一效时，由于减压，存在自蒸发现象，故后一效产生的二次蒸气略多。 自蒸发现象：在并流流程中，由于后一效的压力较前一效的低，所以，当溶液由前一效进入后一效时，往往由于过热而自行蒸发，常称为自蒸发或闪蒸，这就使后一效可以产