化工原理蒸发、结晶、冷冻浓缩

1、第五章 蒸发、结晶、冷冻浓缩第一节 蒸发一、蒸发的基本概念和理论（一）蒸发的目的蒸发式根据溶液中溶质与溶剂挥发性的差异，将溶液加热至沸腾状态，使其中的一部分溶剂发生汽化并被排除，以提高溶液中溶质浓度的操作。由于固体溶质通常是不挥发的，所以蒸发也不是挥发性溶质与挥发性溶剂的分离过程，它是化工、医药、食品等生产中常用的一中操作单元。（二）蒸发的基本过程蒸发过程主要由两部分组成：（1）加热料液，使溶剂汽化；（2）除去二次蒸汽。通常情况下，前者在蒸发器中进行，后者在冷凝器中进行。（三）蒸发操作的必要条件蒸发操作主要由加热和分离两部分组成。因此，要使蒸发操作得以顺利进行，必须同时满足两个必要条件：（1）

2、有源源不断的热能供应；（2）及时排除二次蒸汽。（四）蒸发过程的特点（1）传热性质（2）溶液性质（五）蒸发过程的分类1.按操作压强分类：常压蒸发、真空蒸发、加压蒸发、2.按蒸发器的效数分类：单效蒸发、多效蒸发、3.操作方式分类：间歇蒸发、连续蒸发二、蒸发装置及其选型蒸发器是蒸发装置中的主体设备，其型式有多种，大致可分为循环型和非循环型（单程型）两大类。（一）循环型蒸发1.中央循环管式蒸发2.悬筐式蒸发器3.外加热式蒸发器4.列文式蒸发器5.强制循环蒸发器（二）循环型（单程型）蒸发器1.升膜式蒸发器2.降膜式蒸发器3.刮板式蒸发器（三）蒸发装置的附属设备1.除沫器2.冷凝器（四）蒸发器的选用三、单

3、效蒸发（一）单效蒸发流程（二）单效蒸发计算1.水分蒸发量的计算设溶质在蒸发过程中不挥发，故进出口溶液中的溶质质量不变。对蒸发器作溶质的物料衡算，可得水分蒸发量完成液中溶质的质量分数式中 F原料液量，kg/h 原料液中溶质的质量分数 完成液中溶质的质量分数 W水分蒸发量，kg/h2.加热蒸汽消耗量的计算对图512系统作热量衡算，可得式中 加热蒸汽的焓，kJ/h 二次蒸汽的焓，kJ/h 冷凝水的焓，kJ/h 完成液的焓，kJ/h 原料液的焓，kJ/h 加热蒸汽消耗量，kg/h 蒸发器的热损失，kJ/h由上式可得加热蒸汽消耗量为定义，称为单位蒸汽消耗量，即每汽化1kg水所需要消耗的加热蒸汽量。这是蒸

4、发器的一项重要的技术经济指标。3.传热面积的计算根据间壁式换热器的传热速率方程可得（1）蒸发器的热负荷Q（2）传热系数K（3）加热室的有效温差四、多效蒸发（一）多效蒸发的原理及特点（二）多效蒸发流程（三）多效蒸发的效数第二节 结晶结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液或熔融物中析出的过程。具有如下特点：（1）能从杂质含量较多的溶液或多组分熔融混合物中产生纯净的晶体；（2）能量消耗少，操作温度低，对热敏性物料特别适宜；（3）晶体产品包装、运输、贮存或使用都很方便。一、结晶的基本概念和理论（一）晶体的特性1.晶体的结构和形状2.晶体的性质（1）自范性（2）均匀性（3）各向异性（二）溶解度与溶液内的相平衡（三）结晶过程1.晶核形成2.晶体长大（四）影响结晶速度的主要因素1.过饱和度2.温度3.液膜的厚度4.黏度二、结晶方法与设备（一）结晶方法1.冷却式结晶2.蒸发式结晶3.真空冷却式结晶（二）结晶设备第三节 冷冻浓缩一、冷冻浓缩的基本概念和理论（一）冷冻浓缩过程的相平衡（二）冷冻浓缩的结晶过程（三）冰晶浓缩的分离二、冷冻浓缩的装置系统（一）冷冻浓缩的结晶装置1.直接冷却式真空冷冻