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蒸发设备图例 蒸发浓缩所用设备,工艺流程和工艺计算 蒸发概述 * 基本概念:二次蒸汽,单效蒸发,多效蒸发,真空蒸发 * 蒸发与一般传热的区别: ?两侧流体有相变无温变; ?溶液浓度的升高,将导致其物理性质变化—腐蚀性增强,粘度增大,易结晶结垢,有时产生泡沫,有些溶液有热敏性. ?沸点升高. 蒸发设备类型和基本结构 * 根据溶液的循环情况,蒸发设备分: ?循环型蒸发器—溶液在加热室内循环流动(自然循环或强制循环). ?单程型蒸发器—溶液只流经加热室一次. * 蒸发器的两个基本组成部分: ?加热室—使溶液受热,达到沸腾状态. ?分离室—二次蒸汽脱离液面后,使其内夹带的液滴被分离(用重力沉降). 中央循环管式蒸发器1 * 加热室设置中央粗管和周围细管目的—使溶液在两种管内因受热程度(最终为汽化分率)出现差异,密度出现差异,形成溶液内部的自然循环流动. 标准(中央循环管型)蒸发器2 * 中央循环管受热差，汽化率低，溶液密度大，故溶液下降。周边细管受热好，汽化率高，密度小，故溶液上升。中央循环管面积为加热管总截面积的40%~ 100%，由此形成循环，速度为0.4~0.5m,s。 * 蒸发器加热室不易清洗。 * 适用于处理结垢不严重，腐蚀性较小的溶液。 悬筐式 * 中央循环管型的改进，环隙截面积是沸腾管的100%~150%，溶液循环速度为1~ 1.5m,s。 * 适用于:蒸发有晶体析出的溶液。 外热式 * 加热管较长，循环管内的溶液未受蒸汽加热，其密度较加热管的大。循环速度为1.5 m,s。 强制循环型 * 利用外加动力形成循环，循环速度为2~5 m,s。 * 适用于:结晶，结垢或粘度大的溶液。但动力消耗较大。通常为0.4~0.8kW, m2 。 球形浓缩罐(补充) 球形浓缩罐说明 * 制药)食品)化工行业进行间歇蒸发操作，广泛使用球形浓缩罐。不再采用加热管式加热，而应用夹套加热。 * 分离器在于将二次蒸汽所夹带液滴经分离后，返回罐内，避免物料损失。 * 受液灌回收有机溶媒。 * 采用真空操作，浓缩时间短。 单程型(膜式)蒸发器 * 采用传热效果最佳的薄膜流动传热,溶液流经加热管只一次,即达到浓缩要求,故特别适合于热敏性物料的浓缩. * 常用类型--升膜,降膜,升-降膜,刮板薄膜式. 升膜蒸发器 * 原料预热至达到或接近沸点，在加热室内膜状流动(传热效果最好)。 * 预热原因:使溶液一到达加热管即能产生大量蒸汽，对溶液上升形成抽吸作用。 * 适用于:蒸发量大的稀溶液，有热敏性或易生泡的溶液;但:粘度高，有晶体析出或结垢情况不适。 降膜蒸发器 * 适用于:粘度较大，但不是非常大的热敏性物料;易结晶，结垢溶液不宜。 * 通过降膜分布器(三种常用)产生膜状流动。 升-降膜蒸发器 * 同一加热室内一分为二——先升后降，原料需预热。 * 适用于:粘度随浓度改变而变化较大的溶液或厂房高度受限场合。 刮板薄膜蒸发器 * 外在装置(刮板)，外在动力布膜。 * 适用于:粘度特高，易结晶，结垢的热敏性物料。但传热量小，处理量小，需额外耗能。 蒸发器选用考虑因素 * 粘度:首选考虑。 * 热敏性:膜式适用。 * 结晶:外热式，强制型，刮板薄膜式，列文型。 * 易发泡:外热式，强制型，升膜式。 * 有腐蚀性:材质考虑。 * 易结垢:循环速度高或易清洗。 * 溶液处理量:刮板薄膜式传热面积10 m2以下。若需20 m2以上，则多效。 溶液的沸点升高及来源 * 沸点升高—与纯水相比,在相同的操作压强下,溶液的沸点将更高.又称温度差损失,将使传热平均温度差下降. * 来源于三个方面: ?溶液的蒸汽压下降; ?加热室液柱静压强; ?二次蒸汽的流动阻力. 温度差损失例题1 * 对20%NaOH水溶液，求下面各项。 1.利用附录二十三求101.33kPa压强下该溶液的沸点。 2.分别利用附录二十三及图5-13求50kPa压强下因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失。 温度差损失例题2 * 在中央循环管式蒸发器内，蒸发25% CaCl2水溶液，已测得二次蒸汽的绝对压强为40kPa。加热管内液层深度为2.3m，溶液平均密度为1200 kg/m3 。试求因溶液液柱静压强引起的温度差损失?’’ ，同时求算出溶液的沸点。 温度差损失例题3 * 在单效蒸发器中将某种水溶液从10%浓缩到30%。加热蒸汽为105 ?的饱和蒸汽，冷凝器内温度为59?。液层深度为2m，溶液平均密度为1080 kg/m3 。已知常压下溶液因蒸汽压下降而引起的温度差损失为4 ? 。试求:?总温度差损失;?有效温度差;?溶液沸点。 单效蒸发工艺计算 * 已知条件:加热蒸汽的温度(或压