化工单元操作与设备之蒸发

1、第五章第五章 蒸蒸 发发 第一节 概述一、蒸发过程及其特点1、定义：将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾使部分溶剂气化并使溶液得到浓缩的过程。2、目的：（1）浓缩溶液；（2）制取或回收纯溶剂；3、特点（1）蒸发是传热过程；（2）溶剂挥发而溶质不挥发；（3）溶剂的气化会消耗大量的热量；（4）蒸发的溶液种类不同时，所需设备和操作方 式有区别；二、蒸发过程的分类1、按加热方式：直接加热和间接加热；2、按操作压强：常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发3、按蒸发的效数：单效蒸发和多效蒸发；单效蒸发：二次蒸汽没有被利用的蒸发；多效蒸发：有多个蒸发器，二次蒸汽作为下一台蒸 发器的加热蒸汽被再次利用；效数：蒸发器串联的

2、个数。4、按操作方式：间歇蒸发和连续蒸发。第二节 单效蒸发过程一、单效蒸发流程2、单效蒸发过程的计算10wWFFw（1）水分蒸发量的计算对溶质进行物料衡算，得：则完成液的浓度为：101wwFW蒸发室加热室W,hF,w0D,h0F-W,w1,h1D,hcWFFww01例题：见P188。lcSQhWFWhDhFhDh10（2）加热蒸汽消耗量的计算 对系统进行热量衡算， 得：加热蒸汽用量为：csLhhQFhhWFWhD01蒸发室加热室W,T,hF,w0,t0,h0D,T,hsD,T,hcF-WQLw1,t1,h1注：溶液的焓由实验测定，值随浓度和温度而变化。000tch 当溶液的浓缩热不大时，可用平

3、均比热容近似计算：111tch 0001wcwccBw1111wcwccBW000wwccccWWBWFFwcWFFwccBW0011WWcFccWF01又因为：rhhcs所以：1rhhrQWrttFchhQttFctchWhhQtFctWcFcWhhhQtFctcWFWhDlcslWcslwcsl010010100100011意义：WDe 加热蒸汽放出的热量用于：（1）预热原料液；（2）气化水份；（3）补偿蒸发器的热损失；令 单位蒸汽消耗量，kg蒸汽/kg水；是蒸发器的一项重要的技术经济指标。当溶液在沸点下进入蒸发器时，0lQ且忽略热损失的情况下，注：由于溶液的热效应和热损失的存在，使得e大

4、 于1.1。 例题：P190。10tt 1rrWDe(3)加热室传热面积的计算DrQ 有效温度差mtKQAiiiiddddRRK0000111（4）蒸发器的有效温度差cstttmaxA、蒸发装置的最大可能温度差B、温差损失（沸点升高） 杜林规则:cBtt mKttwBBsmttt 2glppm 的计算 考虑1-1.5。 例题：P193。KttttwwBBppmtt 三、蒸发器的生产能力和生产强度AWU 1、生产能力：单位时间内蒸发的溶剂（水）量， kg/s 。2、生产强度：单位传热面积上单位时间内蒸发的溶剂 （水）量，kg/m2.s。 第三节 多效蒸发过程目的：再次利用二次蒸汽，节约能量，提高

5、蒸发器 的经济性。一、多效蒸发的操作流程 1、并流法 2、逆流法 3、平流法特点：1、溶液在效间的输送不需要泵；2、有自蒸发现象；3、完成液在末效排出，热量消耗低；4、各效由于温度渐升而导致传热系数下 降，生产能力降低或传热面积增加。特点：1、溶液在效间的输送需要泵；2、无自蒸发现象，产生的二次蒸汽量少；3、完成液在第一效排出，温度较高，损失的热量 多，且不利于热敏性材料的蒸发；4、传热系数均匀，保持在较高的水平。特点： 溶液不在效间流动，有利于有结晶析出的情况或得到不同浓度的料液。4、错流加料流程 部分产流部分逆流。二、多效蒸发的最佳效数蒸发过程的单位蒸汽消耗量蒸发过程的单位蒸汽消耗量最佳效

6、数:根据设备费和操作费之和为最小来确定。三、多效蒸发的计算（略）效数n单效双效三效四效五效理想值10.50.330.250.2实际平均值1.10.570.40.30.27第四节 蒸发装置及其选型一、蒸发器 循环型蒸发器 非循环型（单程型）1、循环型（1）中央循环管式蒸发器优点：结构简单，操作可靠，投资少；缺点：循环速度低，传热系数低，清洗难度大。（2）悬筐式蒸发器优点：循环速度加快，清洗、检修方便，传热系数高，热损失小；缺点：结构复杂，设备费用高。（3）外热式特点：优点：便于清洗和更换，降低蒸发器的总高 度，循环速度快，传热系数大；缺点：单位面积金属耗量大，热损失大；（4）列文式优点：循环速度加快，加热管内不易结垢，增加了传热推动力；缺点：设备庞大，温差损失大；适用范围：适于处理易结晶、结垢及粘度大的溶液。（5）强制循环型特点：循环速度大且可以调节，但动力消耗大；适用范围：适于处理高黏度、易结垢或有结晶析出 的溶液。2、非循环型蒸发器共同点：传热效果好，加热时间短，适于热敏性材 料的蒸发。（1）升膜式 传热及蒸发速度快，适用于处理大量稀溶液或易起泡的蒸发。（2）降膜式特点：有利于液膜的维持和高粘度液体的蒸发。（3）刮板式蒸发器二、蒸发器的选用膜式：适用于热敏性材料；刮板型：适用于高粘度溶液；循环型：常用液体的