第7章 蒸发01

1、1测试测试 炭钢制造的套管换热器，内管规格炭钢制造的套管换热器，内管规格89mm3.5mm，流，流量为量为2000 kgh-1的苯在内管中从的苯在内管中从80 冷却到冷却到50 ，冷却水在，冷却水在环隙从环隙从15 升到升到35 。苯的对流传热系数为。苯的对流传热系数为230 Wm-2K-1，水的对流传热系数为水的对流传热系数为290 Wm-2K-1 。忽略污垢热阻，苯的比。忽略污垢热阻，苯的比热容热容1.86 kJkg-1K-1，水的比热容，水的比热容4.178 kJkg-1K-1。试求试求：（：（1）冷却水消耗量；）冷却水消耗量； （2）并流和逆流操作时所需传热面积。）并流和逆流操作时所需

2、传热面积。37.1 概述概述1、蒸发概念、蒸发概念2、蒸发的应用（目的）、蒸发的应用（目的）黑液浓缩；制糖工业；淡水制备黑液浓缩；制糖工业；淡水制备3、必备条件、必备条件 （1）溶剂溶剂必须具有必须具有挥发性挥发性，溶质溶质却是却是不挥发不挥发的；的； （2）热能热能的不断供给，的不断供给，生成蒸汽生成蒸汽的不断排除的不断排除 蒸发操作是将溶液中挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的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，其过程，其实质实质是在间壁两侧分别进行蒸汽冷凝和液体沸是在间壁两侧分别进行蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程。腾的传热过程。第七章蒸发第七章蒸发44 蒸发流程蒸发流程蒸发器蒸

3、发器evaporator 的基本组成：的基本组成：加热室；加热室；蒸发室；蒸发室；冷凝装置冷凝装置。加热室加热室：相当于一个换热器，由许多相当于一个换热器，由许多加热管组成，管外是加热管组成，管外是加热蒸汽加热蒸汽，管内是溶，管内是溶液。溶液在这里被加热至沸腾后，汽化，液。溶液在这里被加热至沸腾后，汽化，形成形成二次蒸汽二次蒸汽。蒸发室蒸发室：汽化生成的二次蒸汽，在蒸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。冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。冷凝装置冷凝装置：也是一个换热器。也是一个换热器。蒸发过程：蒸

4、发过程：用蒸汽来加热沸腾溶液用蒸汽来加热沸腾溶液的过程，其传热的平均温度差为的过程，其传热的平均温度差为？ 典型的单效典型的单效蒸发流程蒸发流程第七章蒸发第七章蒸发55加热蒸汽和二次蒸汽？加热蒸汽和二次蒸汽？ 6蒸发分类蒸发分类常压、加压、常压、加压、减压减压； 单效蒸发、单效蒸发、多效蒸发多效蒸发7蒸发过程的特点蒸发过程的特点 沸点升高沸点升高 蒸发是对溶液进行浓缩的过程。根据拉乌尔定律：蒸发是对溶液进行浓缩的过程。根据拉乌尔定律：在相同温度下在相同温度下，溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压低。溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压低。 问：问：在相同的压力下在相同的压力下，溶液的沸点（溶液的沸点（高于高于

5、/低于？低于？）纯溶剂的沸点）纯溶剂的沸点。 能耗大：蒸发能耗大：蒸发1kg的溶剂约需的溶剂约需1.1kg左右的加热蒸汽。左右的加热蒸汽。 温度温度 蒸汽压蒸汽压 蒸汽压蒸汽压 沸点沸点 溶液溶液Pa小小Pa 大大 小小溶剂溶剂Pa 大大Pa 大大大大ttttt mt tTtsm 第七章蒸发第七章蒸发6 考虑物料的工艺特异性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蒸发方法和设备。例如。例如 易结垢或析出结晶，宜采用单效蒸发（？）；易结垢或析出结晶，宜采用单效蒸发（？）； 热敏性物料蒸发时，宜采用减压蒸发（？

6、）；热敏性物料蒸发时，宜采用减压蒸发（？）； 腐蚀性强的物料，宜采用耐腐蚀材料制成的蒸发器。腐蚀性强的物料，宜采用耐腐蚀材料制成的蒸发器。第七章蒸发第七章蒸发7蒸发必备的条件？蒸发必备的条件？蒸发器的基本组成？蒸发器的基本组成？蒸发过程的传热温度差？蒸发过程的传热温度差？溶液沸点升高？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？溶液中含有热敏性物料，宜采用何种蒸发方式？第七章蒸发第七章蒸发87.2 单效蒸发单效蒸发single evaporation 7.2.1 单效蒸发的计算单效蒸发的计算 单效蒸发的计算内容主要有：单效蒸发的计算内容主要有： 水分的蒸发量水分的蒸发量 加热蒸汽的

7、消耗量加热蒸汽的消耗量 蒸发器的传热面积蒸发器的传热面积 hkgW/,hkgD/,2,mA传热速率方程式传热速率方程式物料衡算物料衡算焓衡算焓衡算mtKAQ 第七章蒸发第七章蒸发91 物料衡算物料衡算求水分的蒸发量求水分的蒸发量 溶质在蒸发过程中不挥发溶质在蒸发过程中不挥发 溶质衡算溶质衡算 （1） 总物料衡算总物料衡算 （2） 水分的蒸发量：水分的蒸发量： 完成液的浓度：完成液的浓度：hkgW/,xLxF 0WLF )1(0 xxFW WFFxx 0 二次蒸汽 W，T 料液 蒸发室 F,x0,t0 加热室 完成液 L，x, t第七章蒸发第七章蒸发102 焓衡算焓衡算求加热蒸汽的消耗量求加热蒸

8、汽的消耗量 hkgD/, 当加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排当加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出时，由焓衡算：出时，由焓衡算：此式与（此式与（2）式联立，化简上式得：）式联立，化简上式得：式中的焓可由比热求得：式中的焓可由比热求得：取取0为基准，即：为基准，即：0时液体的焓为时液体的焓为0。lssQhDHWhLhFHD 0sslhHQhHWhhFD )()(0 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 发 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 热 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQlWLF （2） 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 发

9、 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 热 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQl 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 发 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 热 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQl11sslhHQhHWhhFD )()(0ctcthtctchTcTchsss 00000000* 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 发 室F, t0, h0,c0 D, Ts ,Hs 加 热 室 完 成 液 L， t， h, c D, Ts ,hssslTcHQctHWtcctFD*

10、00)()( xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0)(),(*二二次次蒸蒸汽汽潜潜热热加加热热蒸蒸汽汽潜潜热热rctHRTcHss RQWrtcctFDl )(00水的比热水的比热水蒸汽的比热水蒸汽的比热？)/(187. 4*KkgkJc 第七章蒸发第七章蒸发12若为沸点进料，即：，并且忽略热损失和比热的差若为沸点进料，即：，并且忽略热损失和比热的差 别，则上式可简化为：别，则上式可简化为： 表示蒸发表示蒸发1kg水，约需水，约需1kg的加热蒸汽，实际情况下的加热蒸汽，实际情况下 或稍多。或稍多。 tt 00candc1 . 1 WDRQWrtcctFDl )(00RWrRc

11、tHWD )(RrWD 1 WD第七章蒸发第七章蒸发133 传热速率方程传热速率方程求蒸发器传热面积求蒸发器传热面积mmtKQAtKAQ 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 发 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 热 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hs)()()(tTKhHDtTKDRAssss tTtDRQsm 第七章蒸发第七章蒸发14选择题：选择题：1 1. 蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（ ）。）。 A. A. 生蒸汽生蒸汽 ； B. B. 二次蒸汽二次蒸汽 ； C. C. 额

12、外蒸汽额外蒸汽2. 2. 蒸发室内溶液的沸点（蒸发室内溶液的沸点（ ）二次蒸汽的温度。）二次蒸汽的温度。 A. A. 等于等于 ； B. B. 高于高于 ； C. C. 低于低于3. 3. 在蒸发操作中，若使溶液在（在蒸发操作中，若使溶液在（ ）下沸腾蒸发，可降低溶液沸）下沸腾蒸发，可降低溶液沸 点而增大蒸发器的有效温度差。点而增大蒸发器的有效温度差。 A. A. 减压减压 ； B. B. 常压常压 ； C. C. 加压加压4. 4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg1kg水，通常都需要（水，通常都需要（ ）1kg1kg的的 加热蒸汽。加热蒸汽。 A. A. 等于；等

13、于； B. B. 小于；小于； C. C. 不少于不少于5. 5. 蒸发器的有效温度差是指（蒸发器的有效温度差是指（ ）。）。 A. A. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；加热蒸汽温度与溶液的沸点之差； B. B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；加热蒸汽与二次蒸汽温度之差； C. C. 温度差损失温度差损失15例题例题1：P287已知：已知：NH4NO3水溶液，沸点进料（水溶液，沸点进料（ ），忽略浓缩热和热损失），忽略浓缩热和热损失求：求：D；A解：分析：解：分析：1000 tt)%(90%,68),(/588,/100214质质表表 xxmkNphkgF,/7 . 1, 0),(/6 .19,/1200222KkgkJCQmkNpKmWKBl 绝绝RctHWccFtRctHWtcctFD)()()()(000 )(tTKDRAs xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0作业作业P242：7-1第七章蒸发第七