大连理工化工原理课件第5章 蒸发-1.ppt

作业： P360： 1，2 * * * 第5章 蒸 发 5.1 概述 5.1.1 蒸发及应用 (1) 蒸发：蒸发是溶液浓缩的单元操作。它采用加热的方 法，使 溶有不挥发性溶质的溶液沸腾，其中的部分溶剂被气化 除去，而溶液得到浓缩 。 设备：蒸发器，冷凝器 。 （2）应用： ① 将溶液浓缩后，冷却结晶，获得固体产品； ② 浓缩溶液，获得纯净的溶剂产品； ③ 获得浓缩的溶液产品。 料液 加热蒸汽 完成液 冷凝水 二次蒸汽 单效蒸发流程： 3-中央循环管； 不凝性气体 冷却水 二次蒸汽 料液 加热蒸汽 冷凝水 完成液 水 硝酸铵水溶液蒸发流程 蒸发流程 1 2 3 4 5 1-加热管； 2-加热室； 4-蒸发室； 5-除沫器； 6-冷凝器 (3) 几个概念 * 加热蒸汽(生蒸汽)：蒸发过程所用的加热蒸汽； * 完成液：浓缩后的溶液； * 单效蒸发 ：产生的二次蒸汽不加利用，直接冷凝排出； * 多效蒸发：二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热蒸汽。 5.1.2 分类 按操作方式：间歇式、连续式； 按二次蒸汽的利用情况：单效蒸发、多效蒸发； 按操作压力：常压、加压、减压（真空）； 真空蒸发的优点：提高传热温差、利用低压蒸汽作为热源、对热敏性物料的蒸发有利。 5.1.3 蒸发操作的特点 （1）蒸发器实质是一种两侧流体发生相变的换热器； （2）溶液的沸点升高 生蒸汽一定时，传热温差小于加热纯溶剂时的传热温差。 （3）溶剂汽化时消耗大量能量 为减小能耗必须提高加热蒸汽利用率。 （4） 根据物料本身特性(如粘度、结晶性、热敏性等) 合理选择设备和操作流程。 5.3 单效蒸发计算 5.3.1 物料衡算 目的：计算蒸发水量和完成液浓度 对溶质： 加热蒸汽 qmv,T,H 料液 qm0,w0, t0 ,c0 ,h0 二次蒸汽 qmwT’,H’ 完成液 qm0-qmw,w, t,c,h 蒸汽冷凝水qmv,T,hw 加热室 单效蒸发的物料衡算，热量衡算示意图 5.3.2 热量衡算 目的：计算生蒸汽消耗量 (1) 热量衡算式 加热蒸汽 qmv,T,H 料液 qm0,w0, t0 ,c0 ,h0 二次蒸汽 qmwT’,H’ 完成液 qm0-qmw,w, t,c,h 蒸汽冷凝水qmv,T,hw 加热室 (2) 热量衡算式的简化 忽略溶解热、稀释热时，溶液的热焓和比热容取质量平均， 以0?C为热焓基准，则有： 代入热流量公式得： 若沸点进料，忽略热损失时， 加热蒸汽消耗量： 生蒸汽的经济性（经济程度）qmw/qmv * 蒸发操作重要经济指标之一，反映蒸发操作能耗的大小; * 实际由于沸点升高和热损失，单效蒸发 qmw/qmv ≈0.9 。 (3) 焓浓图 溶解热、稀释热不能忽略时,用平均比热计算误差很大，此时，生蒸汽消耗量可用焓浓图计算。 5.3.3 传热计算 由蒸发器的传热方程得： ????????? (1) 传热度温差在蒸发器中，管外为蒸气冷凝，温度恒定为T，管内为溶液沸腾，温度也多为定值，可视为恒温差传热，故 ???????????? (2) 传热系数 蒸发器的传热系数K，目前主要还是根据现场实测数据来选定。 常见蒸发器管内表面传热系数hi的经验关联： 普通自然循环蒸发器： 强制循环蒸发器： 升膜式蒸发器： （3 ）蒸发器的生产能力和生产强度 生产能力——为单位时间蒸发水分的质量（qmw），由于它主要 取决于过程的热流量，所以常又以热流量来衡量 蒸发器的生产能力 。 生产强度——为单位传热面积的生产能力，以 U 表示单位为 kg/(㎡?h) 5.3.4 溶液的沸点升高和传热温差损失 (1) 溶液的沸点和温度差损失 溶液沸点 二次蒸汽饱和温度 ①　引起沸点升高的原因 a）溶质存在，使溶液饱和蒸汽压降低； 溶液沸点 ＞ 相同压力下水沸点 ； b）维持一定液位，液柱作用使下部溶液沸点上升； 即：液柱静压头引起沸点升高 。 c）二次蒸汽从蒸发室流向冷凝器时，由于存在阻力而压