(6)--第七章 蒸发化工原理化工原理.ppt

化工原理第七章蒸发

7.1概述7.2蒸发设备7.3单效蒸发7.4蒸发操作的经济性第七章蒸发

7.1概述

1.1蒸发操作的定义含有不挥发性溶质的溶液在沸腾条件下受热，部分溶剂汽化为蒸汽的操作。1.2蒸发操作的目的和方法①获取浓缩的溶液，直接作为化工产品或半成品②脱除溶剂，与结晶联合操作以获得固体溶质③脱除杂质，制取纯净的溶剂7.1概述

基本原理：溶剂挥发，溶质不挥发。1.2蒸发操作的特点蒸发操作过程实质是热量传递，属传热过程。蒸发过程的特殊性，体现在经济、过程和物料方面。(1)经济溶剂汽化大量耗热，节能是重要课题。蒸发过程中蒸汽温位的变化：高温位?低温位（生蒸汽?二次蒸汽?能量降质）温位的降低用于两部分：传热需要一定的温差为推动力；溶质的存在造成溶液的沸点升高

(2)过程蒸发操作是个沸腾传热过程，工业操作须在核状沸腾区域进行。?蒸发操作传热温差不宜过大(3)物料溶质在加热面上析出，形成垢层，使加热过程恶化，热阻变大；溶液物性对蒸发器的结构有特殊要求；热敏性物质?不允许长时间停留；溶液粘度上升?使传热恶化；

例：101kPa下，水的沸点100℃，12%NaOH水溶液沸点105℃，加热蒸汽110℃，传热推动力=5℃分析：蒸发操作是高温位的蒸汽向低温位转化，生蒸汽与二次蒸汽的温差用于：1）传热推动力2）溶液沸点升高较低温位的二次蒸汽的利用必在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。

7.2蒸发设备

2蒸发设备2.1各种蒸发设备一、蒸发设备蒸发器的主要构件：加热室流动（循环）通道汽液分离空间（蒸发室）辅助设备：除沫器冷凝器疏水器

二、蒸发器的种类1、循环性蒸发器①垂直短管式（中央循环管式)流体在细管内向上，粗管内向下作循环运动，循环速度0.1～0.5m/s优点：结构紧凑，制造方便，操作可靠，投资少，循环速度较低，但尚可处理黏性及生垢溶液。缺点：清洗维修不方便，蒸发器内溶液浓度接近于完成液浓度，溶液黏度总是较大，影响传热。

二、蒸发器的种类1、循环性蒸发器②外加热式采用长加热管，且循环管不再受热，循环速度1.5m/s优点：适应性较大，加热面积不受限制（可达数百平方米），溶液循环速度较大，便于维修和清洗。缺点：结构不够紧密，设备较高。

1、循环性蒸发器③强制循环蒸发器采用泵进行强制循环，循环速度1.8～5m/s优点：溶液循环速度大，传热系数很大，在相同的生产任务下，蒸发器的传热面积较小，减小了加热面上的结垢现象。缺点：动力消耗大。

2.单程型蒸发器物料一次通过加热面即可完成浓缩要求，受热时间大为缩短，适合热敏物料。①升膜式蒸发器加热管束长达3～10m，二次蒸发具有较高速度，常压下为20～50m/s，传热温差和传热系数大，不适宜用于处理粘度大，易结晶，易结垢的溶液。

②降膜式蒸发器料液经分布器分布后呈膜状向下流动，可处理粘度较大的物料，但不适宜处理易结晶，结垢的溶液。③旋转刮片式蒸发器借外力强制料液呈膜状流动，适用于高粘度，易结晶、结垢的浓溶液的蒸发。

2.2蒸发器的传热系数一．蒸发器的热阻分析：管外蒸汽冷凝热阻，一般很小：加热管壁的热阻，一般可以忽略：管内壁液体一侧的垢层热阻，一般较大可定期清理加热管；加快流体的循环运动速度；加入阻垢剂：管内沸腾给热热阻，是蒸发传热的主要热阻

二.管内气液两相流动型式管内沸腾形成气液两相流a.气泡流b.塞状流c.翻腾流d.环状流e.雾流影响因素：①设备条件：管径、倾斜度②操作条件：气液两相流量③物性：粘度、密度、表面张力

三．管内沸腾给热α值一般为为提高全管长内的平均给热系数，应扩大环状流动区域。四传热系数的经验值主要靠现场实际测定

7.3单效蒸发

3.单效蒸发3.1物料衡算溶质不挥发水分蒸发量

问题：若将某溶液从0.01％浓缩至0.1％与从1％浓缩至10％相比，哪一个能耗大？

问题：若将某溶液从0.01％浓缩至0.1％与从1％浓缩至10％相比，哪一个能耗大？答：一样大，W并不与w0成正比，而与w0/w有关

忽略溶液的浓缩热：D–加热蒸汽的消耗量C0–料液的比热容–料液的进口温度蒸发器的热负荷：取的某一百分数3.2热量衡算对蒸发器作热量衡算

3.3蒸发速率与传热温度差过程速率方程式T－加热蒸汽的饱和温度