蒸发器单效多效蒸发.pptxVIP

7 蒸发 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）蒸发操作的目的 ① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品 或半成品。 ② 脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态， 随后加以冷却，析出固体产物，即采 用蒸发，结晶的联合操作以获得固体 溶质。 ③ 除杂质，获得纯净的溶剂。（2）蒸发的流程 7.1 概述（3）加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。（4）分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（真空）蒸发。 ② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。 7.1 概述（5）蒸发操作的特点 ① 沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知：在相同温度下，其蒸汽压纯溶剂的为低，因此，在相同的压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时，蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小，而溶液的浓度越大，这种影响就越显著。 ② 节约能源 ③ 物料的工艺特性 本章的重点就是研究上述问题，同时还考虑从二次蒸汽中分离夹带液沫的问题。7.2 单效蒸发 7.2.1 单效蒸发的计算 对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通常需要计算以下的这些内容： ① 分的蒸发量； ②?热蒸汽消耗量； ③ 发器的传热面积。 要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和传热速率方程来解决。 7.2.1 单效蒸发的计算（1）物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即水分蒸发量： 完成液的浓度： 式中 ——加热蒸汽消耗量，kg/s； ， ——加料液与完成液的温度，℃； ， ， ——加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg； ， ——二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg。 式中热损失 可视具体条件来取加热蒸汽放热量（ ）的 某一百分数。 7.2.1 单效蒸发的计算（2）热量衡算 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时， （3）（4）（2）热量衡算 用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一定浓度和温度下的焓。对于大多数物料的蒸发，可以不计溶液的浓缩热，而由比热求得其焓。习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有 代入前面的两式得： 式中 ——水的比热，kJ/kg； ——溶质的比热，kJ/kg。 （2）热量衡算 为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即 ① 忽略浓缩热时 ②?浓缩热且 ，（2）热量衡算由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为： 式中称 为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率）。 （2）热量衡算 ③ 沸点进料， ，并忽略热损失和溶液浓度较低时， ，则 或式中 ——蒸发器传热面积，m2； ——传热量，w； ——传热系数，w/m2·K； ——平均传热温差，K。 7.2.1 单效蒸发的计算（3）蒸发器传热面积的计算 由传热速率方程得 （3）蒸发器传热面积的计算 由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热， ，且蒸发器的热负荷 ，所以有 7.2.1 单效蒸发的计算（4）浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-21为NaOH水溶液从0℃为基准温度的焓浓图。 蒸发器中的传热温差等于 ，当加热蒸汽的温度 一定（如用47k kN/m2（绝压）的水蒸气作为加热蒸汽， ℃），若蒸发室的压力为1atm而蒸发的又是水（其沸点 ℃）而不是溶液，此时的传热温差最大，用 表示： 如果蒸发的是30%的NaOH水溶液，在常压下其沸点是高于100℃。若其沸点 ℃，则有效传热温差 ℃， 比 所减小的值，称为传热温度差损失，简称温度差损失，用 表示 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失传热温差损失溶液沸点有效传热温差温度差损失的原因 ： ① 溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂（水）在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂（水）高； ② 蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。 式中 和 代表某中种液体（或者溶液）在两种不同压力下的沸点， 和 代表溶剂在相应压力下的沸点。 7.2.2 蒸发设备中的温度差