化工原理 第七章 蒸发01.ppt

测试题 4 第七章 蒸发 evaporation? 7.1 概述 7.2 单效蒸发 7.3 多效蒸发 7.4 蒸发设备 7.1 概述 　1、蒸发概念 　2、蒸发的应用（目的） 　　　　黑液浓缩；制糖工业；淡水制备 　3、必备条件 　　 　（1）溶剂必须具有挥发性，溶质却是不挥发的； 　　　 　（2）热能的不断供给，生成蒸汽的不断排除 4 蒸发流程 　蒸发器evaporator?的基本组成： 　　　①加热室；②蒸发室；③冷凝装置。 　　　加热室：相当于一个换热器，由许多 　加热管组成，管外是加热蒸汽，管内是溶 　液。溶液在这里被加热至沸腾后，汽化， 　形成二次蒸汽。 　　　蒸发室：汽化生成的二次蒸汽，在蒸 　发室上空的除沫器除去液沫以后，再送往 　冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。 　　　冷凝装置：也是一个换热器。 　　　蒸发过程：用蒸汽来加热沸腾溶液 　的过程，其传热的平均温度差为？？ 5　加热蒸汽和二次蒸汽？？ 6　蒸发分类 　　常压、加压、减压； 　　 单效蒸发、多效蒸发 7　蒸发过程的特点 　 ① 沸点升高 蒸发是对溶液进行浓缩的过程。根据拉乌尔定律：在相同温度下，溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压低。 问：在相同的压力下，溶液的沸点（高于/低于？）纯溶剂的沸点。 　 ② 能耗大：蒸发1kg的溶剂约需1.1kg左右的加热蒸汽。 ③ 考虑物料的工艺特异性 　　　 即如何根据物料的某些特性和工艺要求，选择适宜的蒸发方法和设备。例如 ① 易结垢或析出结晶，宜采用单效蒸发（？？）； ② 热敏性物料蒸发时，宜采用减压蒸发（？？）； ③腐蚀性强的物料，宜采用耐腐蚀材料制成的蒸发器。 思考题 蒸发必备的条件？ 蒸发器的基本组成？ 蒸发过程的传热温度差？ 溶液沸点升高？ 溶液中含有热敏性物料，宜采用何种蒸发方式？ 7.2 单效蒸发single evaporation ?? 7.2.1 单效蒸发的计算 单效蒸发的计算内容主要有： ①水分的蒸发量 　　　 　　　 ②加热蒸汽的消耗量 　　　 　　 ③蒸发器的传热面积 　　　　　 1 物料衡算——求水分的蒸发量 溶质在蒸发过程中不挥发 溶质衡算 ………………（1） 总物料衡算 　 ………………（2） 水分的蒸发量： 完成液的浓度： 2 焓衡算——求加热蒸汽的消耗量 　　若为沸点进料，即：　　　，并且忽略热损失和比热　　　　　的差 别，则上式可简化为： 　　 　　表示蒸发1kg水，约需1kg的加热蒸汽，实际情况下 　 或稍多。 3 传热速率方程——求蒸发器传热面积 例题1：P287 已知：NH4NO3水溶液，沸点进料（ 　　　 ℃），忽略浓缩热和热损失 求：①D；②A 解：分析： 　　 本节主要内容 概述 　　概念（蒸发、加热蒸汽、二次蒸汽、沸点升高） 　　类型、流程 单效蒸发 ①水分的蒸发量（物料衡算） ②加热蒸汽的消耗量（焓衡算） ③蒸发器的传热面积（传热速率方程式）　 * * * * * * 炭钢制造的套管换热器，内管规格ф89mm×3.5mm，流量为2000 kg·h-1的苯在内管中从80 ℃冷却到50 ℃，冷却水在环隙从15 ℃升到35 ℃。苯的对流传热系数为230 W·m-2·K-1，水的对流传热系数为290 W·m-2·K-1 。忽略污垢热阻，苯的比热容1.86 kJ·kg-1·K-1，水的比热容4.178 kJ·kg-1·K-1。 试求：（1）冷却水消耗量； （2）并流和逆流操作时所需传热面积。 蒸发操作是将溶液中挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程，其实质是在间壁两侧分别进行蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程。 第七章　蒸发 典型的单效蒸发流程 第七章　蒸发 大 Pa＊ 大 Pa＊ 大 溶剂 小 Pa＊ 大 Pa　小 溶液 沸点 蒸汽压 蒸汽压 温度 第七章　蒸发 第七章　蒸发 第七章　蒸发 传热速率方程式 物料衡算 焓衡算 第七章　蒸发 第七章　蒸发 当加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出时，由焓衡算： 此式与（2）式联立，化简上式得： 式中的焓可由比热求得. 取0℃为基准，即