化工原理第5章-蒸发课件

第五章

蒸发

第五章蒸发

第1节

概述

定义：工程上把采用加热方法，将含有不挥发性溶质（通常为固体）的溶液在沸腾状态下，使其浓缩的单元操作称为蒸发。即溶液浓缩过程。

特点：

被蒸发的溶液是由不挥发的溶质（多为固体）与可挥发的溶剂组成，所以蒸发操作实际上是不挥发溶质与挥发性溶剂相分离的过程。

进行蒸发操作的设备称为蒸发器。

化工厂中、制药过程中多以蒸发水溶液为主，故本章只讨论水溶液的蒸发。

蒸发操作广泛应用于化工、轻工、食品、医药等工业领域。

第1节概述定义：工程上把采用加热一、其主要目的有以下几个方面：

1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品。

2、同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；

3、为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。

一、其主要目的有以下几个方面：1、浓缩稀溶液直接制取产品或二、蒸发操作必须具备的条件

1.蒸发操作所处理的溶液具有挥发性，而溶质不具有挥

发性。

2.要不断地供给热能合溶液沸腾汽化。由于溶质的存在，

使蒸发过程中溶液的沸点温度高于纯溶剂的沸点。（本书中的

纯溶剂指纯水）

3.溶剂汽化后要及时地排除。否则，溶液上方蒸气压力增

大后，影响溶剂的汽化。若蒸气与溶液达到平衡状态时，蒸发

操作将无法进行。

二、蒸发操作必须具备的条件1.蒸发操作所处理的三、几个基本概念：

1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。

2.二次蒸汽：蒸出的蒸汽。

3.单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作。

4.多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，作为加热蒸汽以利用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。

。

5.

生产能力：单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量。

6.生产强度：单位传热面积的蒸发量，即单位时间、单位传

热面积蒸发的水份量

[kg]h?m2三、几个基本概念：1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。2.二次蒸三、分类

（一）按加热方式

1．直接加热：例如通过喷射嘴将燃料燃烧后的高温

火焰或热烟道气直接喷入被蒸发的溶液中，使溶剂汽化。

这类直接接触式蒸发器的传热速率高，但应用范围受到被

蒸发物料和蒸发要求的限制。不属于本章讨论范围。

2．间接加热：热量通过间壁式换热设备传给被蒸发

溶液而使溶剂汽化。一般工业蒸发过程多属此类。

三、分类（一）按加热方式1．直接加热：例（二）按操作压强

1．常压蒸发：蒸发器加热室溶液侧的操作压强略高于大

气压强，此时系统中不凝气体依靠其本身的压强排出。

2．真空蒸发：溶液侧的操作压强低于大气压强，要依靠

真空泵抽出不凝气体并维持系统的真空度。其目的是为了降低

溶液的沸点和有效利用热源。与常压蒸发相比，真空蒸发可以

使用低压蒸汽或废热蒸汽作热源；减小系统的热损失，有利于

处理热敏热性物料，在相同热源温度装置下可提高温度差。但

溶液沸点的降低会使其粘度增大，沸腾时传热系数将降低；且

系统需用真空装置，因而会增加一些额外的能量消耗和设备。

（二）按操作压强1．常压蒸发：蒸发器加热室（三）按蒸发器的效数

工业生产中被蒸发的物料多为水溶液，且常用饱和水蒸汽

为热源通过间壁加热。热源蒸

汽习惯上称为生蒸汽，而从蒸发器汽化生成的水蒸汽称为二次

蒸汽。

1．单效蒸发：蒸发装置中只有一个蒸发器，蒸发时生成

的二次蒸汽直接进入冷凝器而不再次利用，称为单效蒸发。

2．多效蒸发：将几个蒸发器串联操作，使蒸汽的热能得

到多次利用。通常它是将前一个蒸发器产生的二次蒸汽作为后

一个蒸发器的加热蒸汽，蒸发器串联的个数称为效数，最后一

个蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝器被冷凝，这样的蒸发过程

称为多效蒸发。

（三）按蒸发器的效数工业生产中被蒸发的物料多（四）按操作方式

1．间歇蒸发：它又可分为一次进料、一次出料和连续进

料、一次出料两种方式。排出的蒸浓液通常称为完成液。在整

个操作过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点均随时间而变化，

因此传热的温度差、传热系数等各参数均随时间而变，达到一

定溶液浓度后将完成液排出。

2．连续蒸发：连续进料、完成液连续排出。一般大规模

生产中多采用连续蒸发。

（四）按操作方式1．间歇蒸发：它又可分为一四、蒸发操作的特点

1.有相变化的恒温传热

蒸发器的加热管壁一侧为用加热蒸汽去加热管子另一侧的

溶液，因此加热蒸汽会放出热量，冷凝为液相；而管子另一侧

的溶液会吸收热量沸腾，从而由液相变为气相。所以操作时两

者均有相转变，但温度不变，故蒸发操作属于有相变化的恒温

传热。

2.溶液沸点升高

含有不挥发溶质水溶液的蒸气较同条件下纯溶剂（本书中

为纯水，以后不再说明）的低，故沸点较同条件下水的沸点

高，溶液浓度越高这种现象越严重。

四、蒸发操作的特点1.有相变化的恒温传热

3.物料的工艺特性

待蒸发溶液本身巨有许多特性，例如蒸发过程中容易产生

泡沫；易在管壁上结垢；操作时浓度逐渐加大，致使溶液的性

质不断地改变，例如粘度加大，且浓度达到一定高度时有些溶

液还会有晶体析出；热敏性溶液有时要分解或聚合。

4.热能的利用

蒸发操作耗费大量的生蒸汽，同时又产生大量的冷凝水和

二次蒸汽。蒸发操作中除要考虑节约生蒸汽的用量外，还应将

冷凝水的显热和蒸汽的汽化热加以利用。节能与利用废热能是

与蒸发操作密切相关的经济问题。

综上所述，蒸发操作和蒸发器有别于一般的传热操作和换

热器。

3.物料的工艺特性待蒸发溶液本蒸发的流程

蒸发的流程

图为单效蒸发流程示意图。蒸发装置包括蒸发器和冷凝器

（如用真空蒸发，在冷凝器后应接真空泵）。以蒸发器内用加

热蒸气（一般为饱和水蒸气）将水溶液加热，使水沸腾汽化。

蒸发室下部为加热室，相当于一个间壁式换热器（通常为列管

式），应保证足够的传热面积和较高的传热系数。上部为蒸发

室，沸腾的汽液两相在蒸发室中分离，因此也称为分离室，应

有足够的分离空间和横截面积。在蒸发室顶部设有除沫装置以

除于二次蒸汽中夹带的液滴。二次蒸汽进入冷凝器用冷却水冷

凝，冷凝水由冷凝器顶部排出。不凝气体的来源有系统中原存

的空气、进料液中溶解的气体或在减压操作时漏入的空气。

图为单效蒸发流程示意图。蒸发装置包括蒸发器和冷凝第2节

单效蒸发及其计算

7.2.1单效蒸发的计算

对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了

操作条件以后，通常需要计算以下的这些内容：

①

水分的蒸发量；

②

加热蒸汽消耗量；

③蒸发器的传热面积。

要解决以上问题，我们可应用物料衡算方

程，热量衡算方程和传热速率方程来解决。

第2节单效蒸发及其计算7.2.1单效蒸发的计算一、物料衡算

溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即

Fw0?(F?W)ww0水分蒸发量：

W?F(1?)wFw0完成液的浓度：

w?F?W一、物料衡算溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过F－原料液的流量，[kg/h]；

W－单位时间内蒸发的水分量，[kg/h]；

w0－溶质在原料液中质量组成；

w－溶质在完成液中的质量组成。

F－原料液的流量，[kg/h]；W－单位时间内蒸发的水分量化工原理第5章-蒸发课件二、热量衡算

对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时，

DH?Fh0?(F?W)h?WH'?Dhw?Q损（1）

（2）

Q?D(H?hw)?F(h?h0)?W(H'?h)?Q损D：加热蒸气的消耗量，kg/sH：加热蒸气的焓，J/kgh0

：料液的质量焓，J/kghw：冷凝水的质量焓，J/kgh：完成液的质量焓，J/kg

H'：二次蒸气的质量焓，J/kgQ损

：蒸发器的热损失，WQ：蒸发器的热流量，W二、热量衡算对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和经过一系列的化简：

Dr0=Wr+Fc均(t1—t0)+Q损

F：原料液的处理量。

D：加热蒸气的消耗量；

W：蒸发量；

r：蒸发压力下，水的汽化热；

r0：加热蒸气的汽化热；

t0：原料液的平均温度；

t1：蒸发器溶液的沸点；

经过一系列的化简：Dr0=Wr+Fc均(t1—t0)+Qt0?t，并忽略热损失和溶液浓度

若沸点进料，

c?c0，则

较低时，

W(I?ct)WrD??r0r0或

DI?ctr???1Wr0r0

定义e=D/W，称为单位蒸气消耗量，即每汽化1kg水需要消耗的加热蒸气量,kg蒸气/kg水

。这是蒸发器的一项重要技术经济指标，用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率）。

实际上，由于溶液热效应的存在和热量损失不能忽略，通常情况下e>1

t0?t，并忽略热损失和溶液浓度若沸点进料，三、蒸发器传热面积的计算

由传热速率方程得

QA?K?tm式中

A——蒸发器传热面积，m2；

Q——传热量，w；

K；

K——传热系数，w/m2·

?tm——平均传热温差，K。

三、蒸发器传热面积的计算由传热速率方程得Q?D(H?hc)?Dr

Q可通过对加热室作热量衡算求得。若忽略热损失，Q即

为加热蒸汽冷凝放出的热量，即

Q?D(H?hc)?Dr

但在确定Δtm和K时，却有别于一般换热器的计算方法。

Q?D(H?hc)?DrQ可通过对加热室作四、传热平均温差Δtm的确定

１．蒸发装置的最大可能温度差Δtmax

如果不考虑由于溶质存在引起的溶液沸点升高，也不考虑

加热管中液柱高度对液体内部实际压强的影响，以及被蒸发出

的二次蒸汽从分离室流到冷凝器的管路阻力引起的压降的影响。

那么，蒸发器中溶液的沸腾温度可视为等于冷凝器的操作

压强下水的沸点。因此，在蒸发操作中，蒸发器加热室一侧是

蒸汽冷凝，另一侧为液体沸腾，在蒸发装置加热室两侧的最大

可能温度差为：

?tmax?T?t1式中：

T

——加热蒸汽的温度，℃；

t1——操作条件下溶液的沸点，℃

。

四、传热平均温差Δtm的确定１．蒸发装置的最大可能温度差Δ2．温差损失

实际上上述的假设并不成立，加热室管内溶液的平均沸点

是t2

要高于t1

，令

t2

－t1=△

△称为单效蒸发的总温度差损失。

Δ＝

?

'＋

?

''＋

?'''

?'

：由于溶质的存在使溶液沸点升高引起的温度损失，℃。

?'

'：由于加热管中液柱高度而引起沸点升高导致的温度损

失，℃。

?

'''：由于二次蒸汽从分离室流至冷凝器的流动阻力引起的温

度差损失，℃。

2．温差损失实际上上述的假设并不成立，加热室管内溶液的下面分别讨论各种温度损失的求取：

?'的求取

（1）

溶液中由于有溶质存在，因此其蒸气压比纯水的低。换言

之，一定压强下水溶液的沸点比纯水高，它们的差值称为溶

液的沸点升高，以

?'表示。影响

?'的主要因素为溶液的性

质及其浓度。一般，有机物溶液的

?'

较小；无机物溶液的?

'较大；稀溶液的不大，但随浓度增高，?

'

值增高较大。

例如：

7.4％的NaOH溶液在101.33KPa下其沸点为102℃，仅为

2℃，而48.3℃NaOH溶液，其沸点为140℃，值达40℃之多。

各种溶液的沸点由实验确定，也可由手册或本书附录查

取。

下面分别讨论各种温度损失的求取：?'的求取（1）溶

最常用的为杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相

同压强下标准液体的沸点的线性函数。由于不同压强下水的

沸点可水蒸汽表查得，故一般取纯水为标准液体。根据杜林

法则，以溶液的沸点tA纵坐标，以同压强下水的沸点tW为横

坐标，只要已知某溶液在两个压强下的沸点值，并查出这两

个压强下纯水的沸点，即可作图得一直线，其直线方程为：

tA?t?Ktw?t0t式中

t和A

A

代表某中种液体（或者溶液）在两种不同

tw和

t0压力下的沸点，

代表溶剂在相应压力下的沸点。

w0A0w最常用的为杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相同压?'

如图为不同浓度NaOH水溶液的沸点与对应压强下纯水的沸点的关系，由图可以看出，当NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线为一条

对角线，即水的沸点线，其它浓45?度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。

每一浓度下溶液的杜林线与浓度为零（即纯水）的杜林线

之间的垂直距离即为相应压强下溶液的沸点升高值，也即

温差损失

?'?'如图为不同浓度NaOH水溶液的沸点

当蒸发操作在加压或减压条件下进行时，若缺乏实验数

据，则似按下式估算

?

'

，即

?'?f?'常

式中：Δ'——操作条件下的溶液沸点升高，℃；

Δ'常

——常压下的溶液沸点升高，℃；

f

——校正系数，无因次，其值可由下式计算，

(T'?273)2f?0.0162

r'

其中：T'——操作压力下二次蒸汽的饱和温度，℃；

r'——操作压力下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg。

当蒸发操作在加压或减压条件下进行时，若缺乏实2．加热管内液柱高度而引起的温差损失

在蒸发器操作中，加热管内必有一定的静液柱高度，按流体静力学方程，不同液层深度处压强不同，因而溶液的沸点随液层深度而增加。一般溶液的平均沸点取为加热管内静液柱中部的平均压强pm下的沸点。

pm?p???g?l2

p：溶液表面的压力，即蒸发器分离室的压力，Pa；

ρ：溶液的平均密度，kg/m3；

l：加热管内静液柱高度，m。一般为加热管长的1/2—2/3

左右。

2．加热管内液柱高度而引起的温差损失在蒸发器操作中，加热

则由液柱静压引起的温度损失为：

?''?tpm?tp

式中：

tpm

——压力为pm的沸点，℃；

tb

——压力（分离室压力）p下溶液的沸点，℃。

近似计算时，式中的tpm和tp可分别用相应压力

下水的沸点代替。

则由液柱静压引起的温度损失为：'''求取，管道阻力的影响

3．

?

由于二次蒸汽在管道内的流动阻力产生的压降使分离室上

方的压强高于冷凝器中的压强，这也是沸点升高的一个因素，

由此引起的温差损失为

?'

''，此值与二次蒸汽的流速、分离室

与冷凝器间的管道连接的管道长度和管件等有关，通常根据经

验可取为1℃，即

?

'''

=1℃。

'''求取，管道阻力的影响3．?由于二次蒸汽在管４．蒸发装置的有效温度差△tmΔ=（T-t1）-Δ=T-（t1+Δ）=T-t2

上式中，有效传热温差△tm比最大可能温差△tma少了△，因此称△为温度差损失。△tmax也可称为理论温度差，即认为是蒸发器蒸发纯水时的温差。

４．蒸发装置的有效温度差△tmΔ=（T-t1）-Δ=T-（（4）管道阻力的影响

倘若设计计算中温度以另一侧的冷凝器的压力（即饱和温

度）为基准，则还需考虑二次蒸汽从分离室到冷凝器之间的压

降所造成的温度差损失，以表示。显然，值与二次蒸汽的速度、

管道尺寸以及除沫器的阻力有关。由于此值难于计算，一般取

经验值为1℃，即=1℃。

考虑了上述因素后，操作条件下溶液的沸点t1，即可用下

式取，

t1?tc'??'??''??'''t1?tc'??（4）管道阻力的影响倘若设计计算中温度以另一侧2、总传热系数K的确定

蒸发器的总传热系数可按下式计算

K?1b1?i?Ri???R0?1?0

目前虽然对管内沸腾作过不少研究，但其所推荐的

经验关联式并不大可靠，再加上管内污垢热阻变化较大，

因此，目前蒸发器的总传热系数仍主要靠现场实测，以作

为设计计算的依据。表4-1中列出了常用蒸发器总传热系

数的大致范围，供设计计算参考。

2、总传热系数K的确定蒸发器的总传热系数可按下式计算K?化工原理第5章-蒸发课件表9-1常用蒸发器总传热系数K的经验值

蒸发器型式

中央循环管式

带搅拌的中央循环管式

悬筐式

自然循环

强制循环

升膜式

降膜式

刮膜式，

粘度1mPa·s

刮膜式，粘度100～100,00mPa·s

总传热系数W/(m2·K)

580～3000

1200～5800

580～3500

1000～3000

1200～3000

580～5800

1200～3500

2000

200～1200

表9-1常用蒸发器总传热系数K的经验值蒸发器型式中六、多效蒸发过程的计算

①设计型计算：给定蒸发任务，要求设计经济上合理的蒸发器。

t0以及完成液浓

w0，温度

F，浓度

给定条件：料液流量

度

；

w

设计条件：加热蒸汽的压强以及冷凝器的操作压强主要由可供

使用的冷却水温度来决定；

K，计算所

计算目的：根据选用的蒸发器形式确定传热系数

D。

A及加热蒸汽用量

需供热面积

六、多效蒸发过程的计算①设计型计算：给定蒸发任务，要②

操作型计算：已知蒸发器的结构形式和蒸发面积

w0AK

给定条件：蒸发器的传热面积

与给热系数

，料液的进口t0w0状态

与

，完成液的浓度要求

，加热蒸汽与冷凝FD器内的压

AF

强。

w0t0wKD

计算目的：核算蒸发器的处理能力

和加热蒸汽用量

。

或：

已知条件：

，

，

，

，

。加热蒸汽与冷凝器内的压强；

计算目的：反算蒸发器

的并求

；

②操作型计算：已知蒸发器的结构形式和蒸发面积w0AK7.3多效蒸发

①

利用二次蒸汽的潜热

②

利用冷凝水的显热（如预热原料液)7.3.1多效蒸发蒸汽的经济性（利用率）

D?1?D?W1，1kg生蒸汽在第一效中可产生1kg的二

第一效：

W1次蒸汽，将此1kg二次蒸（W

）引入第二效又可蒸发1kg水，即

1第二效：W

2?W1?D，1kg生蒸汽在双效中的总蒸发量

WW?W1?W2?2D，

所以

?2

DW?3，……，n依次类推：

三效

效

W?nDD7.3多效蒸发①利用二次蒸汽的潜热

但实际上，由于热损失，温度差损失等原因，单位蒸汽消耗量不可能达到如此经济的程度，根据生产经验，/D最大的

W的值大致如下：

效数

?D????W?min?W????D?max单效

1.10.91双效

0.570.175三效

0.42.5四效

0.33.33五效

0.273.70但实际上，由于热损失，温度差损失等原因，单位多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有：

并流：

溶液与蒸汽的流向相同，称并流。

逆流：

溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。

错流：

溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。

平流：

每一效都加入原料液的方法。

下面以三效为例加以说明：

（1）并流（顺流）流程（图7-14）

蒸汽流动方向：1→2→3

溶液流动方向：1→2→3多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有：并流：（1）并流流程

p1?p2?p3

优点：

①

由于前效的压强较后效高，

，料液可借此压

强差自动地流向后一效而无须泵送；

t1?t2?t3

②

，溶液由前一效流入后一效处于过热状态会

放出溶液的过热量形成自蒸发，可产生更多的二次蒸汽，

因此第三效的蒸发量最大。

3??2??1?w3?w2?w1w

缺点：溶液浓度，

，

↑，

?↑，便使得

3??2??1?tt1?t2?t3?↓，便使得

溶液温度，

，

↑，

（1）并流流程p1?p2?p3优点：①由于前效的压强二、逆流流程图7-15

蒸汽流动方向：3→2→1

溶液流动方向：1→2→3w1

?w2?w3w?1?

↑，

优点：，

↑，

??2??3?t1?t2?t3t

↑，?

↓，

，

1??2??3t

对?

的影响大致抵消，各效的w

、K

基本不变。

p1?p2?p3

缺点：①

由于前效压强较后效高，

，料液从后效往前一

效要用泵输送。

②

各效进料（末效除外）都较沸点低，自蒸发不会发生，所

二、逆流流程图7-15蒸汽流动方向：3→2→1三、错流流程

溶液流向：3→1→2或2→3→1蒸汽流向：

1→2→3

优点：兼有逆流与并流的优点。

缺点：操作较复杂。

四、平流流程图7-16

各效分别进料并分别出

料，二次蒸汽多次利用，对易结

晶的物料较合适（因为结晶体不

便在效与效之间输送）。

三、错流流程溶液流向：3→1→2或2→3→1蒸汽流向7.3.3多效蒸发的生产能力、蒸发强度和效数的限制

一、蒸发器的生产能力和蒸发强度

蒸发器的生产能力可用单位时间内水分总蒸发量W来表示，而生产强度为单位传热面积的蒸发量（

），W在三效蒸发器中，蒸发器的生产强度为

u?A

Q1Q2Q3??W总W1?W2?W3r1r2r3u总???A总A1?A2?A3A1?A2?A37.3.3多效蒸发的生产能力、蒸发强度和效数的限制一、A1?A2?A3?A，不考虑

假设各效传热面积相等，即

温差损失及浓缩热等，且各效蒸发器的传热面积系数相等，

K

1

，由前面学过的我们可以知?

K?K?K23r3

相差不大，可近似认为相等，

r

r1、道，

、2

Q?Dr0?Wr

即

则

Q1?Q2?Q3K1A1?t1?K2A2?t2?K3A3?t3KA?tTK?tTu总????3Ar3Ar3Ar3r

A1?A2?A3?A，不考虑假设各效传热Qu??K?t）的途径之一是增大传热温

真空蒸发：提高生产强度（

A?t，提高加热蒸汽的温度或是降低溶液的沸点均可增加

?t。加热蒸差

汽的温度（及相应压强）受锅炉额定压强的限制，因此，在许多情况下，需要采用真空蒸发以降低溶液免遭破坏，并可利用工厂中低温的水蒸气作为热源。

缺点：但是，溶液沸点的降低使粘度增大，传热系数有所降低，此外，为维持真空操作须添加真空设备费用和一定量的动力费，这也是它的缺点。

?的另一措施是提高

K，而KK：

提高

提高

的主要取决于蒸发器的结构，操作方式和溶液的物理性质。合理的设计蒸发器结构以建立良好的溶液循环流动及时排除加热室中不凝性气体，经常清除污垢等均可提K。

高

Qu??K?t）的途径之一是增大传热温真空蒸发：提高QK?tu??

由于

可以看出，蒸发设备的生产强度取决于

，?t和

KArr因此要提高

?t和

?，必须提高

K。

（2）多效蒸发效数的限制

前面我们讲过，效数增多，设备的生产强度降低，而加热蒸汽经济性提高，因此，必须合理选择效数以便设备费和操作费之和最少。这是一个优化问题。

（3）多效蒸发计算

描述多效蒸发过程的参数很多，但各类参数之间受到一些基本方程的约束，这些基本方程可分为：物料衡算式，热量衡算式，传热速率式及物性函数式（如水蒸气性质，物料热焓及沸点上升等）。

QK?tu??由于可以看出，（3）多效蒸发计算

对于设计型计算，一般给定：

t0，w

原料状态：F

，

0

完成液浓度：w

nT

冷凝器温度与加热蒸汽温度：

，TnKj

各效蒸发器的传热系数：

要求加热蒸汽用量：A

j

每效传热面积：D

（3）多效蒸发计算对于设计型计算，一般给定：t0，w7.3.4提高加热蒸汽经济程度的其他措施

一、额外蒸汽的方法

不考虑同压力下蒸发潜热的差别，自蒸发的影响和热损失等次要因素，并假设进料是在沸点下进入，则可认为每1kg加热蒸汽的蒸发1kg水。以三效蒸发器为例，可推出（见图7-17）

7.3.4提高加热蒸汽经济程度的其他措施一、额外蒸汽的W1?DW2?W1?E1?D?E1W3?W2?E2?D?E1?E2水的总蒸发量：

W?W1?W2?W3?3D?2E1?E2W21D??E1?E

或

2333n效：

D?W?n?1E?n?2E?.....?1E

推广至

12n?1nnnn由上可以看出：

①

无额外蒸汽引出时，

D?WnW1?DW2?W1?E1?D?E1W3?W2?E2?D?E1②

由于引出额外蒸汽而多消耗的生蒸汽量：

n?1n?21?D?E1?E2???En?1nnn

而引出的蒸汽总量为：

?Ei?1n?1i?E1?E2???En?1n?1i?1

比较上面两式：可知，

?D??Ei，即引出额外蒸汽作为其它加热设备的热源所需补充的生蒸汽量等于引出的额外蒸汽的总量，这比从锅炉内引n?in?iEi，出生蒸汽作为其他设备的加热热源合算。

↓，只要二次i↑，

↓，

?Dnn蒸汽的温度能满足要求，即越后效引出越合算，蒸汽利用率越高，太后效pi

↓，用途有限。引出的二次蒸汽没有用，因为

↑，

Tii

↓，

②由于引出额外蒸汽而多消耗的生蒸汽量：n?1n?二、二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发）

三、冷凝水热量的利用（图7-19

）

二、二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发）三、冷凝水热量的利用（图77.4蒸发设备

蒸发设备中包括蒸发器和辅助设备

7.4.1蒸发器

蒸发器主要由加热室和分离室组成。加热室有多种多样的

形式，以适应各种生产工艺的不同要求。按照溶液在加热室中

的运动的情况，可将蒸发器分为循环型和单程型（不循环）两

类。

（1）循环型蒸发器

特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。

由于引起循环运动的原因不同。有分为自然循环型和强制循环

型两类。

自然循环：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。

强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。

7.4蒸发设备蒸发设备中包（1）循环型蒸发器

①

垂直短管式（图7-2）

（1）循环型蒸发器①垂直短管式（图7-2）（1）循环型蒸发器

②

热式加热室与蒸发室分开（图7-3）

（1）循环型蒸发器②热式加热室与蒸发室分开（图7-3）（1）循环型蒸发器

③

循环蒸发器（图7-4）

（1）循环型蒸发器③循环蒸发器（图7-4）（2）单程型蒸发器

①

升膜式蒸发器（图7-5）

适用于：蒸发量大（较稀的溶液），热敏

性及易起泡的溶液。

不适用于：高粘度，易结晶、结垢的溶液。

（2）单程型蒸发器①升膜式蒸发器（图7-5）适用于：（2）单程型蒸发器

②

降膜式蒸发器（图7-6）

适用于：粘度大的物料；

不适用于：易结晶的物料，固形成

均匀的液膜较难，不高。

（2）单程型蒸发器②降膜式蒸发器（图7-6）适用于：粘（2）单程型蒸发器

③

刮片式蒸发器（图7-8）

特点：借外力强制料液呈膜状流动，可

适应高粘度，易结晶、结垢的浓

溶液蒸发

缺点：结构复杂，制造要求高，加热面

不大，且需要消耗一定的动力

（2）单程型蒸发器③刮片式蒸发器（图7-8）特点：借外7.4.2蒸发器的传热系数

（1）蒸发器的热阻分析

蒸发器的传热热阻可由下式计算

11?1???Ri?

K?1a?2

1

①

管外蒸汽冷凝热阻

一般很小，但须注意及时排除加热室中不?1凝性气体，否则不凝性气体在加热室内不断积累，将使此项热阻明显增加；

?

②

管壁热阻

一般可以忽略；

a7.4.2蒸发器的传热系数（1）蒸发器的热阻分析7.4.2蒸发器的传热系数

R

③

管内壁液一侧的垢层热阻

i取决于溶液的性质及管内液体的运动状况。降低垢层热阻的方法是定期清理加热管，加快流体的循环速度，或加入微量阻垢剂以延缓形成垢层；在处理有结晶析出的物料时可加入少量晶种，使结晶尽可能地在溶液的主体中，而不是在加热面上析出；

1主要决定于沸腾液体的流动情况。

④

管内沸腾给热阻

?2

（2）管内汽液两相流动形式

（3）管内沸腾给热

7.4.2蒸发器的传热系数R③管内壁液一侧的垢层7.4.3辅助设备

蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。具体的结构与设计可自己看书或是查阅相关资料，在课程设计中还会详细用到。

7.4.3辅助设备蒸发辅助设备有除沫器、冷凝第3节

多效蒸发

二次蒸汽作为加热蒸汽的条件：该蒸发器的操作压力和溶液温度应低于前一蒸发器。

抽真空可方便地降低蒸发器的操作压力和溶液温度。

多效蒸发可提高生蒸汽的利用率(经济性)，即同样数量生蒸汽可蒸发比单效蒸发器更多水。

图9-3并流加料三效蒸发流程

第3节多效蒸发二次蒸汽作为加热蒸汽的条件：该蒸发器第3节

多效蒸发

一、并流加料法蒸发流程

优点：

后效蒸发室压力较前效低，前效溶液可籍压差流入后效，无需用泵输送；

后效溶液沸点较前效低，溶液流入后效时，由于过热而发生自蒸发(闪蒸)，可蒸发更多的溶液。

缺点：

后效溶液浓度较前效大，而沸点又较低，故粘度相对较大，使后效的传热系数较前效为小，在后两效中尤为严重。

第3节多效蒸发一、并流加料法蒸发流程优点：后效第3节

多效蒸发

二、逆流加料法蒸发流程

优点：

随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，故各效溶液浓度比较接近，传热系数也大致相同。

缺点：

效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。

适用于粘度随温度和浓度变化比较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。

第3节多效蒸发二、逆流加料法蒸发流程优点：随着第3节

多效蒸发

三、平流加料法蒸发流程

料液分别加入各效，蒸发后完成液从各效分别排出，各效溶液的流向互相平行。

适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料

(如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。

第3节多效蒸发三、平流加料法蒸发流程料液分别加入蒸发的流程

蒸发的流程第1节

蒸发器的形式

蒸发器的结构

一、循环式蒸发器

中央循环管式蒸发器

第1节蒸发器的形式蒸发器的结构一、循环式蒸发器第1节

蒸发器的形式

悬筐式蒸发器

第1节蒸发器的形式悬筐式蒸发器第1节

蒸发器的形式

外热式蒸发器

第1节蒸发器的形式外热式蒸发器第1节

蒸发器的形式

强制循环蒸发器

第1节蒸发器的形式强制循环蒸发器第1节

蒸发器的形式

二、单程式蒸发器

升膜式蒸发器和降膜式蒸发器

第1节蒸发器的形式二、单程式蒸发器升膜式蒸发器第1节

蒸发器的形式

升-降膜式蒸发器

第1节蒸发器的形式升-降膜式蒸发器第1节

蒸发器的形式

蒸发器的辅助设备

除沫器

第1节蒸发器的形式蒸发器的辅助设备除沫器第1节

蒸发器的形式

冷凝器及真空装置

第1节蒸发器的形式冷凝器及真空装置第1节

蒸发器的形式

蒸发器的结构

一、循环式蒸发器

中央循环管式蒸发器

第1节蒸发器的形式蒸发器的结构一、循环式蒸发器第1节

蒸发器的形式

悬筐式蒸发器

第1节蒸发器的形式悬筐式蒸发器第1节

蒸发器的形式

外热式蒸发器

第1节蒸发器的形式外热式蒸发器第1节

蒸发器的形式

强制循环蒸发器

第1节蒸发器的形式强制循环蒸发器第1节

蒸发器的形式

二、单程式蒸发器

升膜式蒸发器和降膜式蒸发器

第1节蒸发器的形式二、单程式蒸发器升膜式蒸发器第1节

蒸发器的形式

升-降膜式蒸发器

第1节蒸发器的形式升-降膜式蒸发器第1节

蒸发器的形式

蒸发器的辅助设备

除沫器

第1节蒸发器的形式蒸发器的辅助设备除沫器第1节

蒸发器的形式

冷凝器及真空装置

第1节蒸发器的形式冷凝器及真空装置溶液的温度差损失

(1)溶液蒸汽压降低而引起的温度差损失，?'

；

(2)加热管内不同高度静压力不同，使溶液沸点升高，?''

；

(3)二次蒸汽的流动阻力，使蒸发室的压力高于冷凝器，相应的饱和温度高于冷凝器的温度，如果二次蒸汽的温度以冷凝室的温度计算，则存在温度差损失，?'''

。

?????????????溶液的温度差损失(1)溶液蒸汽压降低而引起的温度差损失，第五章

蒸发

第五章蒸发

第1节

概述

定义：工程上把采用加热方法，将含有不挥发性溶质（通常为固体）的溶液在沸腾状态下，使其浓缩的单元操作称为蒸发。即溶液浓缩过程。

特点：

被蒸发的溶液是由不挥发的溶质（多为固体）与可挥发的溶剂组成，所以蒸发操作实际上是不挥发溶质与挥发性溶剂相分离的过程。

进行蒸发操作的设备称为蒸发器。

化工厂中、制药过程中多以蒸发水溶液为主，故本章只讨论水溶液的蒸发。

蒸发操作广泛应用于化工、轻工、食品、医药等工业领域。

第1节概述定义：工程上把采用加热一、其主要目的有以下几个方面：

1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品。

2、同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；

3、为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。

一、其主要目的有以下几个方面：1、浓缩稀溶液直接制取产品或二、蒸发操作必须具备的条件

1.蒸发操作所处理的溶液具有挥发性，而溶质不具有挥

发性。

2.要不断地供给热能合溶液沸腾汽化。由于溶质的存在，

使蒸发过程中溶液的沸点温度高于纯溶剂的沸点。（本书中的

纯溶剂指纯水）

3.溶剂汽化后要及时地排除。否则，溶液上方蒸气压力增

大后，影响溶剂的汽化。若蒸气与溶液达到平衡状态时，蒸发

操作将无法进行。

二、蒸发操作必须具备的条件1.蒸发操作所处理的三、几个基本概念：

1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。

2.二次蒸汽：蒸出的蒸汽。

3.单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作。

4.多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，作为加热蒸汽以利用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。

。

5.

生产能力：单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量。

6.生产强度：单位传热面积的蒸发量，即单位时间、单位传

热面积蒸发的水份量

[kg]h?m2三、几个基本概念：1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。2.二次蒸三、分类

（一）按加热方式

1．直接加热：例如通过喷射嘴将燃料燃烧后的高温

火焰或热烟道气直接喷入被蒸发的溶液中，使溶剂汽化。

这类直接接触式蒸发器的传热速率高，但应用范围受到被

蒸发物料和蒸发要求的限制。不属于本章讨论范围。

2．间接加热：热量通过间壁式换热设备传给被蒸发

溶液而使溶剂汽化。一般工业蒸发过程多属此类。

三、分类（一）按加热方式1．直接加热：例（二）按操作压强

1．常压蒸发：蒸发器加热室溶液侧的操作压强略高于大

气压强，此时系统中不凝气体依靠其本身的压强排出。

2．真空蒸发：溶液侧的操作压强低于大气压强，要依靠

真空泵抽出不凝气体并维持系统的真空度。其目的是为了降低

溶液的沸点和有效利用热源。与常压蒸发相比，真空蒸发可以

使用低压蒸汽或废热蒸汽作热源；减小系统的热损失，有利于

处理热敏热性物料，在相同热源温度装置下可提高温度差。但

溶液沸点的降低会使其粘度增大，沸腾时传热系数将降低；且

系统需用真空装置，因而会增加一些额外的能量消耗和设备。

（二）按操作压强1．常压蒸发：蒸发器加热室（三）按蒸发器的效数

工业生产中被蒸发的物料多为水溶液，且常用饱和水蒸汽

为热源通过间壁加热。热源蒸

汽习惯上称为生蒸汽，而从蒸发器汽化生成的水蒸汽称为二次

蒸汽。

1．单效蒸发：蒸发装置中只有一个蒸发器，蒸发时生成

的二次蒸汽直接进入冷凝器而不再次利用，称为单效蒸发。

2．多效蒸发：将几个蒸发器串联操作，使蒸汽的热能得

到多次利用。通常它是将前一个蒸发器产生的二次蒸汽作为后

一个蒸发器的加热蒸汽，蒸发器串联的个数称为效数，最后一

个蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝器被冷凝，这样的蒸发过程

称为多效蒸发。

（三）按蒸发器的效数工业生产中被蒸发的物料多（四）按操作方式

1．间歇蒸发：它又可分为一次进料、一次出料和连续进

料、一次出料两种方式。排出的蒸浓液通常称为完成液。在整

个操作过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点均随时间而变化，

因此传热的温度差、传热系数等各参数均随时间而变，达到一

定溶液浓度后将完成液排出。

2．连续蒸发：连续进料、完成液连续排出。一般大规模

生产中多采用连续蒸发。

（四）按操作方式1．间歇蒸发：它又可分为一四、蒸发操作的特点

1.有相变化的恒温传热

蒸发器的加热管壁一侧为用加热蒸汽去加热管子另一侧的

溶液，因此加热蒸汽会放出热量，冷凝为液相；而管子另一侧

的溶液会吸收热量沸腾，从而由液相变为气相。所以操作时两

者均有相转变，但温度不变，故蒸发操作属于有相变化的恒温

传热。

2.溶液沸点升高

含有不挥发溶质水溶液的蒸气较同条件下纯溶剂（本书中

为纯水，以后不再说明）的低，故沸点较同条件下水的沸点

高，溶液浓度越高这种现象越严重。

四、蒸发操作的特点1.有相变化的恒温传热

3.物料的工艺特性

待蒸发溶液本身巨有许多特性，例如蒸发过程中容易产生

泡沫；易在管壁上结垢；操作时浓度逐渐加大，致使溶液的性

质不断地改变，例如粘度加大，且浓度达到一定高度时有些溶

液还会有晶体析出；热敏性溶液有时要分解或聚合。

4.热能的利用

蒸发操作耗费大量的生蒸汽，同时又产生大量的冷凝水和

二次蒸汽。蒸发操作中除要考虑节约生蒸汽的用量外，还应将

冷凝水的显热和蒸汽的汽化热加以利用。节能与利用废热能是

与蒸发操作密切相关的经济问题。

综上所述，蒸发操作和蒸发器有别于一般的传热操作和换

热器。

3.物料的工艺特性待蒸发溶液本蒸发的流程

蒸发的流程

图为单效蒸发流程示意图。蒸发装置包括蒸发器和冷凝器

（如用真空蒸发，在冷凝器后应接真空泵）。以蒸发器内用加

热蒸气（一般为饱和水蒸气）将水溶液加热，使水沸腾汽化。

蒸发室下部为加热室，相当于一个间壁式换热器（通常为列管

式），应保证足够的传热面积和较高的传热系数。上部为蒸发

室，沸腾的汽液两相在蒸发室中分离，因此也称为分离室，应

有足够的分离空间和横截面积。在蒸发室顶部设有除沫装置以

除于二次蒸汽中夹带的液滴。二次蒸汽进入冷凝器用冷却水冷

凝，冷凝水由冷凝器顶部排出。不凝气体的来源有系统中原存

的空气、进料液中溶解的气体或在减压操作时漏入的空气。

图为单效蒸发流程示意图。蒸发装置包括蒸发器和冷凝第2节

单效蒸发及其计算

7.2.1单效蒸发的计算

对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了

操作条件以后，通常需要计算以下的这些内容：

①

水分的蒸发量；

②

加热蒸汽消耗量；

③蒸发器的传热面积。

要解决以上问题，我们可应用物料衡算方

程，热量衡算方程和传热速率方程来解决。

第2节单效蒸发及其计算7.2.1单效蒸发的计算一、物料衡算

溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即

Fw0?(F?W)ww0水分蒸发量：

W?F(1?)wFw0完成液的浓度：

w?F?W一、物料衡算溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过F－原料液的流量，[kg/h]；

W－单位时间内蒸发的水分量，[kg/h]；

w0－溶质在原料液中质量组成；

w－溶质在完成液中的质量组成。

F－原料液的流量，[kg/h]；W－单位时间内蒸发的水分量化工原理第5章-蒸发课件二、热量衡算

对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时，

DH?Fh0?(F?W)h?WH'?Dhw?Q损（1）

（2）

Q?D(H?hw)?F(h?h0)?W(H'?h)?Q损D：加热蒸气的消耗量，kg/sH：加热蒸气的焓，J/kgh0

：料液的质量焓，J/kghw：冷凝水的质量焓，J/kgh：完成液的质量焓，J/kg

H'：二次蒸气的质量焓，J/kgQ损

：蒸发器的热损失，WQ：蒸发器的热流量，W二、热量衡算对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和经过一系列的化简：

Dr0=Wr+Fc均(t1—t0)+Q损

F：原料液的处理量。

D：加热蒸气的消耗量；

W：蒸发量；

r：蒸发压力下，水的汽化热；

r0：加热蒸气的汽化热；

t0：原料液的平均温度；

t1：蒸发器溶液的沸点；

经过一系列的化简：Dr0=Wr+Fc均(t1—t0)+Qt0?t，并忽略热损失和溶液浓度

若沸点进料，

c?c0，则

较低时，

W(I?ct)WrD??r0r0或

DI?ctr???1Wr0r0

定义e=D/W，称为单位蒸气消耗量，即每汽化1kg水需要消耗的加热蒸气量,kg蒸气/kg水

。这是蒸发器的一项重要技术经济指标，用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率）。

实际上，由于溶液热效应的存在和热量损失不能忽略，通常情况下e>1

t0?t，并忽略热损失和溶液浓度若沸点进料，三、蒸发器传热面积的计算

由传热速率方程得

QA?K?tm式中

A——蒸发器传热面积，m2；

Q——传热量，w；

K；

K——传热系数，w/m2·

?tm——平均传热温差，K。

三、蒸发器传热面积的计算由传热速率方程得Q?D(H?hc)?Dr

Q可通过对加热室作热量衡算求得。若忽略热损失，Q即

为加热蒸汽冷凝放出的热量，即

Q?D(H?hc)?Dr

但在确定Δtm和K时，却有别于一般换热器的计算方法。

Q?D(H?hc)?DrQ可通过对加热室作四、传热平均温差Δtm的确定

１．蒸发装置的最大可能温度差Δtmax

如果不考虑由于溶质存在引起的溶液沸点升高，也不考虑

加热管中液柱高度对液体内部实际压强的影响，以及被蒸发出

的二次蒸汽从分离室流到冷凝器的管路阻力引起的压降的影响。

那么，蒸发器中溶液的沸腾温度可视为等于冷凝器的操作

压强下水的沸点。因此，在蒸发操作中，蒸发器加热室一侧是

蒸汽冷凝，另一侧为液体沸腾，在蒸发装置加热室两侧的最大

可能温度差为：

?tmax?T?t1式中：

T

——加热蒸汽的温度，℃；

t1——操作条件下溶液的沸点，℃

。

四、传热平均温差Δtm的确定１．蒸发装置的最大可能温度差Δ2．温差损失

实际上上述的假设并不成立，加热室管内溶液的平均沸点

是t2

要高于t1

，令

t2

－t1=△

△称为单效蒸发的总温度差损失。

Δ＝

?

'＋

?

''＋

?'''

?'

：由于溶质的存在使溶液沸点升高引起的温度损失，℃。

?'

'：由于加热管中液柱高度而引起沸点升高导致的温度损

失，℃。

?

'''：由于二次蒸汽从分离室流至冷凝器的流动阻力引起的温

度差损失，℃。

2．温差损失实际上上述的假设并不成立，加热室管内溶液的下面分别讨论各种温度损失的求取：

?'的求取

（1）

溶液中由于有溶质存在，因此其蒸气压比纯水的低。换言

之，一定压强下水溶液的沸点比纯水高，它们的差值称为溶

液的沸点升高，以

?'表示。影响

?'的主要因素为溶液的性

质及其浓度。一般，有机物溶液的

?'

较小；无机物溶液的?

'较大；稀溶液的不大，但随浓度增高，?

'

值增高较大。

例如：

7.4％的NaOH溶液在101.33KPa下其沸点为102℃，仅为

2℃，而48.3℃NaOH溶液，其沸点为140℃，值达40℃之多。

各种溶液的沸点由实验确定，也可由手册或本书附录查

取。

下面分别讨论各种温度损失的求取：?'的求取（1）溶

最常用的为杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相

同压强下标准液体的沸点的线性函数。由于不同压强下水的

沸点可水蒸汽表查得，故一般取纯水为标准液体。根据杜林

法则，以溶液的沸点tA纵坐标，以同压强下水的沸点tW为横

坐标，只要已知某溶液在两个压强下的沸点值，并查出这两

个压强下纯水的沸点，即可作图得一直线，其直线方程为：

tA?t?Ktw?t0t式中

t和A

A

代表某中种液体（或者溶液）在两种不同

tw和

t0压力下的沸点，

代表溶剂在相应压力下的沸点。

w0A0w最常用的为杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相同压?'

如图为不同浓度NaOH水溶液的沸点与对应压强下纯水的沸点的关系，由图可以看出，当NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线为一条

对角线，即水的沸点线，其它浓45?度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。

每一浓度下溶液的杜林线与浓度为零（即纯水）的杜林线

之间的垂直距离即为相应压强下溶液的沸点升高值，也即

温差损失

?'?'如图为不同浓度NaOH水溶液的沸点

当蒸发操作在加压或减压条件下进行时，若缺乏实验数

据，则似按下式估算

?

'

，即

?'?f?'常

式中：Δ'——操作条件下的溶液沸点升高，℃；

Δ'常

——常压下的溶液沸点升高，℃；

f

——校正系数，无因次，其值可由下式计算，

(T'?273)2f?0.0162

r'

其中：T'——操作压力下二次蒸汽的饱和温度，℃；

r'——操作压力下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg。

当蒸发操作在加压或减压条件下进行时，若缺乏实2．加热管内液柱高度而引起的温差损失

在蒸发器操作中，加热管内必有一定的静液柱高度，按流体静力学方程，不同液层深度处压强不同，因而溶液的沸点随液层深度而增加。一般溶液的平均沸点取为加热管内静液柱中部的平均压强pm下的沸点。

pm?p???g?l2

p：溶液表面的压力，即蒸发器分离室的压力，Pa；

ρ：溶液的平均密度，kg/m3；

l：加热管内静液柱高度，m。一般为加热管长的1/2—2/3

左右。

2．加热管内液柱高度而引起的温差损失在蒸发器操作中，加热

则由液柱静压引起的温度损失为：

?''?tpm?tp

式中：

tpm

——压力为pm的沸点，℃；

tb

——压力（分离室压力）p下溶液的沸点，℃。

近似计算时，式中的tpm和tp可分别用相应压力

下水的沸点代替。

则由液柱静压引起的温度损失为：'''求取，管道阻力的影响

3．

?

由于二次蒸汽在管道内的流动阻力产生的压降使分离室上

方的压强高于冷凝器中的压强，这也是沸点升高的一个因素，

由此引起的温差损失为

?'

''，此值与二次蒸汽的流速、分离室

与冷凝器间的管道连接的管道长度和管件等有关，通常根据经

验可取为1℃，即

?

'''

=1℃。

'''求取，管道阻力的影响3．?由于二次蒸汽在管４．蒸发装置的有效温度差△tmΔ=（T-t1）-Δ=T-（t1+Δ）=T-t2

上式中，有效传热温差△tm比最大可能温差△tma少了△，因此称△为温度差损失。△tmax也可称为理论温度差，即认为是蒸发器蒸发纯水时的温差。

４．蒸发装置的有效温度差△tmΔ=（T-t1）-Δ=T-（（4）管道阻力的影响

倘若设计计算中温度以另一侧的冷凝器的压力（即饱和温

度）为基准，则还需考虑二次蒸汽从分离室到冷凝器之间的压

降所造成的温度差损失，以表示。显然，值与二次蒸汽的速度、

管道尺寸以及除沫器的阻力有关。由于此值难于计算，一般取

经验值为1℃，即=1℃。

考虑了上述因素后，操作条件下溶液的沸点t1，即可用下

式取，

t1?tc'??'??''??'''t1?tc'??（4）管道阻力的影响倘若设计计算中温度以另一侧2、总传热系数K的确定

蒸发器的总传热系数可按下式计算

K?1b1?i?Ri???R0?1?