化工原理蒸发解读课件

第第5章章蒸发蒸发5.0概述概述5.1蒸发设备蒸发设备5.2单效蒸发单效蒸发5.3多效蒸发多效蒸发6/16/202415章 蒸发第5章 蒸发5.0 概述8/9/202315章 蒸发5.0概概述述在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物理性操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，应或物理性操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，为了得到符合标准的产品，常为了得到符合标准的产品，常将含有不挥发溶质的将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。提高的单元操作称为蒸发。5.0.1蒸发分离的依据蒸发分离的依据利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。现分离。6/16/202425章 蒸发5.0 概 述在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学5.0.2蒸发操作的目的蒸发操作的目的获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程去除杂质。去除杂质。6/16/202435章 蒸发5.0.2 蒸发操作的目的8/9/202335章 蒸发5.0.3蒸发操作的应用蒸发操作的应用在工业上，有三种情况：在工业上，有三种情况：(1)制制取取液液体体产产品品。烧烧碱碱生生产产，蒸蒸发发18%的的NaOH，到到32%，作为成品碱；，作为成品碱；(2)生生产产固固体体产产品品。将将稀稀溶溶液液浓浓缩缩达达到到饱饱和和状状态态，然然后后冷冷却却使使溶溶质质结结晶晶与与溶溶液液分分离离，从从而而获获得得固固粒粒产产品。例如，食盐精制、制糖、制药等。品。例如，食盐精制、制糖、制药等。(3)制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化使不挥发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。制取淡水等。本章仅讨论水溶液的蒸发。本章仅讨论水溶液的蒸发。6/16/202445章 蒸发5.0.3 蒸发操作的应用在工业上，有三种情况：8/9/20用来进行蒸发的设备主要用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器，基本是蒸发器和冷凝器，基本流程如图。流程如图。蒸发器的作用是加热溶液蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，使水沸腾汽化，并移去，由加热室和分离室两部分由加热室和分离室两部分组成。组成。冷凝器与蒸发器的分离室冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。水蒸汽冷凝而除去。5.0.4蒸发的流程蒸发的流程冷凝水加热蒸汽料液二次蒸汽完成液水冷却水不凝性气体1.加热室 2.加热管3.中央循环管4.分离室 5.除沫器6.冷凝器6/16/202455章 蒸发用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器，基本流程如图。5.0蒸发操作时，溶液由分离室底蒸发操作时，溶液由分离室底部加入，沿中央循环管流向加部加入，沿中央循环管流向加热室，在加热室垂直管束内通热室，在加热室垂直管束内通过时与饱和蒸汽间接换热，被过时与饱和蒸汽间接换热，被加热至沸腾状态，汽液混合物加热至沸腾状态，汽液混合物沿加热管上升，达到分离室时沿加热管上升，达到分离室时蒸汽与溶液分离。为与加热蒸蒸汽与溶液分离。为与加热蒸汽相区别，汽相区别，产生的蒸汽称为二产生的蒸汽称为二次蒸汽次蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器，二次蒸汽进入冷凝器被除去。溶液仍在中央循环管被除去。溶液仍在中央循环管与加热管中进行循环，当达到与加热管中进行循环，当达到浓度要求后称为完成液，从蒸浓度要求后称为完成液，从蒸发器底部排出。发器底部排出。冷凝水加热蒸汽料液二次蒸汽完成液水冷却水不凝性气体1.加热室 2.加热管3.中央循环管4.分离室 5.除沫器6.冷凝器6/16/202465章 蒸发蒸发操作时，溶液由分离室底部加入，沿中央循环管流向加热室，在5.0.5蒸发的分类蒸发的分类按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发真空蒸发的优点：真空蒸发的优点：1.减压下溶液沸点减压下溶液沸点t1降低，使蒸发器的传热推动力降低，使蒸发器的传热推动力t=T-t1增大，因而，对一定的传热量增大，因而，对一定的传热量Q，可节省蒸发器的传，可节省蒸发器的传热面积热面积S。2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能耗。耗。P,T,t一定，一定，Q不变不变3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变质的物料。质的物料。4.减少蒸发器的热损失。减少蒸发器的热损失。真空操作的缺点：真空操作的缺点：1.溶液的沸点降低，使粘度增大，导致总传热系数下降溶液的沸点降低，使粘度增大，导致总传热系数下降2.动力消耗大。因需要有造成减压的装置。动力消耗大。因需要有造成减压的装置。6/16/202475章 蒸发5.0.5 蒸发的分类按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发q自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。汽化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低，汽汽化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低，汽化速率低化速率低q沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发q单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作的操作q多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热的串联操作以利用其冷凝热的串联操作本章讨论沸腾传热本章讨论沸腾传热6/16/202485章 蒸发按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发8/9/202385章 蒸5.0.6蒸发的特点蒸发的特点蒸发的实质是传热。蒸发器也是一种换热器。蒸发的实质是传热。蒸发器也是一种换热器。蒸发具有下述特点：蒸发具有下述特点：传热性质：传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故另一侧为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。有相变化的恒温传热过程。溶液性质：溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐易结垢和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐加强。这些性质将影响设备渐增大，腐蚀性逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。的结构。6/16/202495章 蒸发5.0.6 蒸发的特点蒸发的实质是传热。蒸发器也是一种换热器溶液沸点的改变溶液沸点的改变(升高升高)：含有不挥发溶质的溶液，：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下纯水的低，即在相同的压强其蒸汽压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，所以当加热蒸下，溶液的沸点高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损失，而且的温度差，两者之差称为温度差损失，而且溶液溶液浓度越高，温度差损失越大浓度越高，温度差损失越大泡沫挟带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫，冷凝前泡沫挟带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫，冷凝前必须设法除去。否则既损失物料，又污染冷凝设必须设法除去。否则既损失物料，又污染冷凝设备。备。能源利用：蒸发时产生大量二次蒸汽，含有许多能源利用：蒸发时产生大量二次蒸汽，含有许多潜热，应合理利用这部分潜热。潜热，应合理利用这部分潜热。6/16/2024105章 蒸发溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温5.1蒸发设备蒸发设备5.1.1常用蒸发器的结构与特点常用蒸发器的结构与特点蒸发器组成：蒸发器组成：q加热室：加热溶液使之汽化加热室：加热溶液使之汽化q分离室：分离二次蒸汽和完成液分离室：分离二次蒸汽和完成液化化工工生生产产中中常常用用的的间间接接加加热热蒸蒸发发器器按按加加热热室室的的结结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：q循环型循环型(非膜式非膜式)q单程型单程型(膜式膜式)6/16/2024115章 蒸发5.1 蒸发设备5.1.1 常用蒸发器的结构与特点8/95.1.1.1循环型循环型(非膜式非膜式)蒸发器蒸发器循环型蒸发器的特点是循环型蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的溶液在蒸发器内作连续的循环运动循环运动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓，溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓度接近于完成液浓度。根据引起循环运动的原因，度接近于完成液浓度。根据引起循环运动的原因，分为自然循环和强制循环型蒸发器。分为自然循环和强制循环型蒸发器。q自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产生密度差而引起的循环运动受热程度不同，产生密度差而引起的循环运动q强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动循环运动6/16/2024125章 蒸发5.1.1.1 循环型(非膜式)蒸发器8/9/2023121.中央循环管式中央循环管式(标准式标准式)蒸发器蒸发器加热蒸汽：加热蒸汽：加热室管束环隙内加热室管束环隙内溶液：溶液：管内。管内。优点：优点：q溶液循环好溶液循环好q传热效率高传热效率高q结构紧凑、制造方便、操作可靠结构紧凑、制造方便、操作可靠缺点：缺点：q循环速度低循环速度低q溶液粘度大、沸点高溶液粘度大、沸点高q不易清洗不易清洗适适于于处处理理结结垢垢不不严严重重、腐腐蚀蚀性性小小的溶液的溶液6/16/2024135章 蒸发1.中央循环管式(标准式)蒸发器 加热蒸汽：加热室管束环隙2.悬筐式蒸发器悬筐式蒸发器加热蒸汽：加热蒸汽：管间管间溶液：溶液：管内管内优点：优点：q溶溶液液循循环环速速度度高高，改改善善了管内结构情况了管内结构情况q传热速率较高传热速率较高缺点：缺点：q设备费高设备费高q占地面积大占地面积大q加热管内溶液滞留量大加热管内溶液滞留量大适适于于处处理理易易结结垢垢，有有晶晶体体析出的溶液析出的溶液6/16/2024145章 蒸发2.悬筐式蒸发器 加热蒸汽：管间8/9/2023145章 3.外热式蒸发器外热式蒸发器优点：优点：q降低了整个蒸发器的降低了整个蒸发器的高度，便于清洗和更换高度，便于清洗和更换q循环速度较高，使得循环速度较高，使得对流传热系数提高对流传热系数提高q结垢程度小结垢程度小适于适于处理易结垢、有晶体处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液析出、处理量大的溶液6/16/2024155章 蒸发3.外热式蒸发器 优点：8/9/2023155章 蒸发4.列文蒸发器列文蒸发器优点：优点：q流动阻力小流动阻力小q循环速度高循环速度高q传热效果好传热效果好q加热管内不易堵塞加热管内不易堵塞缺点：缺点：q设备费高设备费高q厂房高，耗用金属多厂房高，耗用金属多适适于于处处理理有有晶晶体体析析出出或或易易结结垢垢的的溶液溶液6/16/2024165章 蒸发4.列文蒸发器 优点：8/9/2023165章 蒸发5.强制循环型蒸发器强制循环型蒸发器优点：优点：q循环速度高循环速度高q晶体不易粘结在加热晶体不易粘结在加热管壁管壁q对流传热系数高对流传热系数高缺点：缺点：q动力消耗大动力消耗大q对泵的密封要求高对泵的密封要求高q加热面积小加热面积小适于适于处理粘度大，易结垢、处理粘度大，易结垢、有晶体析出的溶液。有晶体析出的溶液。6/16/2024175章 蒸发5.强制循环型蒸发器 优点：8/9/2023175章 蒸5.1.1.2单程型单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器单单程程型型蒸蒸发发器器的的特特点点是是溶溶液液只只通通过过加加热热管管一一次次蒸发蒸发即可达到要求的浓度。即可达到要求的浓度。特点：特点：q溶溶液液停停留留时时间间短短，操操作作时时沿沿加加热热管管壁壁呈呈膜膜状流动，状流动，q由由于于操操作作要要求求成成薄薄膜膜流流动动且且一一次次蒸蒸发发完完成成，因此对设计和操作要求严格。因此对设计和操作要求严格。适用于适用于：热敏性物料的蒸发。：热敏性物料的蒸发。6/16/2024185章 蒸发5.1.1.2 单程型(膜式)蒸发器单程型蒸发器的特点是溶1.升膜蒸发器升膜蒸发器适于适于处理蒸发量较大的稀溶处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易生泡沫的溶液，热敏性和易生泡沫的溶液；液；不适于不适于浓度高、粘度大、有浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。晶体析出溶液的蒸发。6/16/2024195章 蒸发1.升膜蒸发器适于处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易生泡沫的2.降膜蒸发器降膜蒸发器需需设设置置良良好好的的液液体体分分布布器器，以以保保证证溶溶液液均均匀匀成成膜膜和和防防止止二二次次蒸蒸汽汽从从加加热热管管顶顶部部穿穿出出。常常用用的膜分布器见的膜分布器见P299图图5-7。适于适于处理浓度、粘度较大的溶处理浓度、粘度较大的溶液液不适于不适于处理易结晶、结垢的溶处理易结晶、结垢的溶液。液。6/16/2024205章 蒸发2.降膜蒸发器 需设置良好的液体分布器，以保证溶液均匀成膜和3.升降膜式蒸发器升降膜式蒸发器适于适于处理浓缩过程中粘度变处理浓缩过程中粘度变化大的溶液、厂房有限制的化大的溶液、厂房有限制的场合。场合。6/16/2024215章 蒸发3.升降膜式蒸发器8/9/2023215章 蒸发4.刮板薄膜蒸发器刮板薄膜蒸发器缺点：缺点：结构复杂，动力消耗大，结构复杂，动力消耗大，传热面积小，处理能力低。传热面积小，处理能力低。适于适于处理易结晶、易结垢、高粘处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液度的溶液6/16/2024225章 蒸发4.刮板薄膜蒸发器 8/9/2023225章 蒸发5.1.1.3直接加热蒸发器直接加热蒸发器优点：优点：结构简单，不需要结构简单，不需要固定的传热面，热利用率固定的传热面，热利用率高高适于适于处理易结垢、易结晶处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液。或有腐蚀性的溶液。不适于不适于处理不能被燃烧气处理不能被燃烧气污染及热敏性的溶液。污染及热敏性的溶液。6/16/2024235章 蒸发5.1.1.3 直接加热蒸发器优点：结构简单，不需要固定的传5.1.2蒸发器的辅助设备蒸发器的辅助设备蒸发器的辅助设备主要包括除沫器和冷凝器。蒸发器的辅助设备主要包括除沫器和冷凝器。1.除沫器除沫器目的：目的：用于去除二次蒸气中的雾沫和液滴，防止有用于去除二次蒸气中的雾沫和液滴，防止有用产品的损失或冷凝液污染冷凝器。用产品的损失或冷凝液污染冷凝器。安装位置：安装位置：分离室顶部或蒸发器外部。分离室顶部或蒸发器外部。6/16/2024245章 蒸发5.1.2 蒸发器的辅助设备蒸发器的辅助设备主要包括除沫器2.冷凝器和真空装置冷凝器和真空装置冷凝器的作用：冷凝器的作用：将二次蒸汽冷凝成水后排出。将二次蒸汽冷凝成水后排出。冷凝器分类：冷凝器分类：间壁式和直接接触式两类。当二次蒸间壁式和直接接触式两类。当二次蒸气为有价值的产品需要回收，或会严重污染冷却水气为有价值的产品需要回收，或会严重污染冷却水时，应采用间壁式冷凝器；否则可采用直接接触式时，应采用间壁式冷凝器；否则可采用直接接触式冷凝器。冷凝器。真空装置作用：真空装置作用：将冷凝液中的不凝性气体抽出，维将冷凝液中的不凝性气体抽出，维持蒸发操作所需的真空度。持蒸发操作所需的真空度。真空装置适于：真空装置适于：蒸发器采用减压操作；蒸发器采用减压操作；真空装置安装位置：真空装置安装位置：冷凝器后冷凝器后常用的真空装置：常用的真空装置：喷射泵、往复式真空泵以及水环喷射泵、往复式真空泵以及水环式真空泵等。式真空泵等。6/16/2024255章 蒸发2.冷凝器和真空装置 8/9/2023255章 蒸发5.1.3蒸发器的选型蒸发器的选型蒸发器的结构型式很多，选用时应结合生产过程蒸发器的结构型式很多，选用时应结合生产过程的蒸发任务，选择适宜的蒸发器型式。选型时，的蒸发任务，选择适宜的蒸发器型式。选型时，一般考虑以下原则：一般考虑以下原则：溶液的粘度：溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重要的因素。是选型时很重要的因素。高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等；强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等；溶液的热稳定性：溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸发料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器器6/16/2024265章 蒸发5.1.3 蒸发器的选型蒸发器的结构型式很多，选用时应结有晶体析出的溶液：有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸发选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在加热管内停留时间短，不易堵塞器，以使晶体在加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器加热管，如外热式、强制循环蒸发器易发泡的溶液：易发泡的溶液：泡沫的产生，不仅损失物料，而泡沫的产生，不仅损失物料，而且污染蒸发器，应选用溶液湍动程度剧烈的蒸发且污染蒸发器，应选用溶液湍动程度剧烈的蒸发器，以抑制或破碎泡沫，如外热式、强制循环式、器，以抑制或破碎泡沫，如外热式、强制循环式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大。升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大。有腐蚀性的溶液：有腐蚀性的溶液：蒸发此种物料，加热管采用特蒸发此种物料，加热管采用特殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀材料。若溶液不殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀材料。若溶液不怕污染，也可采用浸没燃烧蒸发器怕污染，也可采用浸没燃烧蒸发器6/16/2024275章 蒸发有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在加热易结垢的溶液：易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有蒸发器使用一段时间后，就会有污垢产生，垢层的导热系数小，从而使传热速率污垢产生，垢层的导热系数小，从而使传热速率下降。下降。应选用便于清洗和溶液循环速度大的增大器，如应选用便于清洗和溶液循环速度大的增大器，如悬筐式、强制循环式、浸没燃烧式等悬筐式、强制循环式、浸没燃烧式等溶液的处理量：溶液的处理量：溶液的处理量也是选型时应考虑溶液的处理量也是选型时应考虑的因素。的因素。处理量小的，选用尺寸较大的单效蒸发，处理量处理量小的，选用尺寸较大的单效蒸发，处理量大的，选用尺寸适宜的多效蒸发。大的，选用尺寸适宜的多效蒸发。不同类型的蒸发器，各有特点，对溶液的适应性不同类型的蒸发器，各有特点，对溶液的适应性也不相同，见也不相同，见P302表表5-1。6/16/2024285章 蒸发易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有污垢产生，垢层的导5.2单效蒸发单效蒸发5.2.1溶液的沸点和温度差损失溶液的沸点和温度差损失1.溶液的沸点溶液的沸点含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下纯含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点高于纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称传热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损失，而且为温度差损失，而且溶液浓度越高，温度差损失溶液浓度越高，温度差损失越大越大蒸发溶液温度差：蒸发溶液温度差：t=T-t蒸发纯水温度差：蒸发纯水温度差：tT=T-TP一定时，一定时，t T t tT6/16/2024295章 蒸发5.2 单效蒸发5.2.1 溶液的沸点和温度差损失8/92.温度差损失温度差损失造成温度差损失的主要原因是：造成温度差损失的主要原因是：(1)因因溶溶质质存存在在，使使溶溶液液沸沸点点升升高高导导致致与与纯纯水水沸沸点点之差之差；(2)蒸蒸发发器器操操作作时时需需维维持持一一定定液液位位，因因加加热热管管内内液液柱静压强柱静压强而使沸点升高而使沸点升高；(3)二二次次蒸蒸汽汽由由蒸蒸发发器器分分离离室室流流动动到到冷冷凝凝器器(或或下下一一效效蒸蒸发发器器加加热热室室)时时产产生生压压强强降降，导导致致的的温温度度差差损损失失(若若T指分离室温度时，指分离室温度时，=0)。总的温度差损失为三项之和，即总的温度差损失为三项之和，即=+6/16/2024305章 蒸发2.温度差损失8/9/2023305章 蒸发1).因溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失因溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失设设tA为为仅仅考考虑虑因因溶溶质质存存在在时时引引起起蒸蒸汽汽压压下下降降时时溶溶液液的的沸沸点点，则则=tA-T。值值的的大大小小与与溶溶液液的的种种类类、浓浓度度以以及及操操作作压压强强有有关关，通通常常采采用用两两种种方方法法计计算算：(1).经验估算法经验估算法(吉辛科法吉辛科法)对对常常压压下下由由于于蒸蒸汽汽压压下下降降而而引引起起的的沸沸点点升升高高a进进行修正用于操作压强下的温度差损失。行修正用于操作压强下的温度差损失。=fa 6/16/2024315章 蒸发1).因溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失 设tA为仅考虑=fa 式式中中：a常常压压下下由由于于溶溶液液蒸蒸汽汽压压下下降降而而引引起起的沸点升高，的沸点升高，a=tA-100；tA常常压压下下溶溶液液的的沸沸点点，其其值值可可从从有关手册查得；有关手册查得；f校正系数，无因次，校正系数，无因次，f=0.0162(T+273)2/rT，r分别为实际操作压强下二次蒸分别为实际操作压强下二次蒸汽温度，汽温度，和汽化潜热，和汽化潜热，kJ/kg。6/16/2024325章 蒸发=fa 8/9/2023325章 蒸发(2).杜林规则杜林规则法法(直线规则法直线规则法)杜林规则：说明溶液的沸点和相同压强下标准溶杜林规则：说明溶液的沸点和相同压强下标准溶液沸点之间呈线性关系。液沸点之间呈线性关系。由于纯水在各种压强下的沸由于纯水在各种压强下的沸点容易获得，故一般选用纯点容易获得，故一般选用纯水为标准溶液，只要知道溶水为标准溶液，只要知道溶液和水在两个不同压强下的液和水在两个不同压强下的沸点，在直角坐标图中以溶沸点，在直角坐标图中以溶液沸点为纵标，以纯水沸点液沸点为纵标，以纯水沸点为横标，以溶液浓度为参数，为横标，以溶液浓度为参数，即可得到一条直线。即可得到一条直线。由此直由此直线即可求得该溶液在其它压线即可求得该溶液在其它压强下的沸点。强下的沸点。溶液沸点，tAtA纯水沸点，tWtWC%6/16/2024335章 蒸发(2).杜林规则 法(直线规则法)杜林规则：说明溶液的沸溶液沸点，纯水沸点，C%求解方法有两种：求解方法有两种：查图法查图法已知已知pT tA =tA-T截距法截距法在图中杜林直线上任选两点在图中杜林直线上任选两点M、N，其对应压强分别为，其对应压强分别为pM、pN，对应压强下溶液的沸点、，对应压强下溶液的沸点、水的沸点分别为水的沸点分别为tA、tW、tA、tW，如图：，如图：tATtAtAtWtWMN则直线斜率为：则直线斜率为：6/16/2024345章 蒸发溶纯水沸点，C%求解方法有两种：截距法tATtAtA若某压强下水的沸点若某压强下水的沸点tW=0，则上式整理成截距计，则上式整理成截距计算式为：算式为：tA=tA-k tW=ym浓度不同的溶液之杜林直线互不平行，但斜率浓度不同的溶液之杜林直线互不平行，但斜率k与与截距截距ym均为溶液质量浓度均为溶液质量浓度x，即：，即：k=f(x)ym=g(x)如如NaOH水溶液：水溶液：k=1+0.142x ym=150.75x2-2.71x6/16/2024355章 蒸发若某压强下水的沸点tW=0，则上式整理成截距计算式为：8/计算过程：计算过程：q据质量浓度据质量浓度x计算计算k,ymq代入截距方程代入截距方程ym=tA-k tW解的解的tAq=tA-tW6/16/2024365章 蒸发计算过程：8/9/2023365章 蒸发例例7-2在中央循环管蒸发器内将在中央循环管蒸发器内将NaOH水溶液由水溶液由10浓缩到浓缩到20，求：，求：(1)利用经验估算法计算利用经验估算法计算50kPa时溶液的沸点时溶液的沸点(2)利用杜林直线采用查图法计算利用杜林直线采用查图法计算50kPa时溶液的沸点时溶液的沸点(3)利用杜林直线采用截距法计算利用杜林直线采用截距法计算50kPa时溶液的沸点时溶液的沸点解解:(1)查查P358附录二十一得附录二十一得20NaOH水溶液在水溶液在101.33kPa下沸点升高值为下沸点升高值为a=8.5查查P338附录十得附录十得50kPa时水的饱和温度为时水的饱和温度为T=81.2，水的汽，水的汽化热化热r=2304.5kJ/kg=fa=0.88198.5=7.5溶液沸点：溶液沸点：tA=+T=7.5+81.2=88.76/16/2024375章 蒸发例7-2 在中央循环管蒸发器内将NaOH水溶液由10浓缩到(2)据据50kPa下水的沸点为下水的沸点为81.2，查，查P296“NaOH水溶液的杜林线图水溶液的杜林线图”的的20直线，得纵标，即溶直线，得纵标，即溶液沸点液沸点tA=88(3)NaOH水溶液杜林直线：水溶液杜林直线：k=1+0.142x=1+0.1420.2=1.028 ym=150.75x2-2.71x=150.750.22-2.710.2=5.488ym=tA-k tW tA=ym+k tW=5.488+1.02881.288.966/16/2024385章 蒸发(2)据50kPa下水的沸点为81.2，查P296“NaO2).因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失某某些些蒸蒸发发器器的的加加热热管管内内积积有有一一定定高高度度的的液液位位，使使得得液液面面以以下下液液体体承承受受更更大大的的压压强强，因因而而导导致致沸沸点点升升高高。液液层层内内部部沸沸点点与与表表面面沸沸点点之之差差即即为为因因加加热热管内液柱静压强而引起的温度差损失管内液柱静压强而引起的温度差损失。6/16/2024395章 蒸发2).因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失 某些蒸发一一般般计计算算时时取取液液层层中中部部平平均均压压强强pm下下对对应应的的沸沸点点tpm为为依依据据。设设分分离离室室压压强强为为pPa，液液面面高高度度为为L m，则液层中部压强为：，则液层中部压强为：对应的温度差损失：对应的温度差损失：=tpm-tp式式中中：tpm压压强强pm下下水水的的沸沸点点，(因因溶溶液液沸沸点点难难于于查查取取，故故取取该该压压强强下下纯纯水水沸沸点点近近似似作作为为溶溶液液沸点沸点)；tp与与二二次次蒸蒸汽汽压压强强p对对应应的的水水的的沸沸点点，；液体密度，液体密度，kg/m3。6/16/2024405章 蒸发一般计算时取液层中部平均压强pm下对应的沸点tpm为依据。设3).由于管路流动阻力而引起的温度差损失由于管路流动阻力而引起的温度差损失二二次次蒸蒸汽汽由由分分离离室室流流到到冷冷凝凝器器(或或下下一一效效加加热热室室)时时，因因管管道道流流动动阻阻力力使使二二次次蒸蒸汽汽的的压压强强有有所所降降低低，温温度度也也相相应应下下降降，由由此此引引起起的的温温度度差差损损失失即即为为。因因二二次次蒸蒸汽汽产产生生的的压压强强降降，随随管管路路的的布布置置情情况况而而异，其计算较繁。通常根据生产经验值选取：异，其计算较繁。通常根据生产经验值选取：单效蒸发：蒸发器单效蒸发：蒸发器冷凝器冷凝器=11.5。多效蒸发：蒸发器多效蒸发：蒸发器冷凝器冷凝器=11.5。多效蒸发：蒸发器多效蒸发：蒸发器下一效加热室下一效加热室=1。在三种温差损失的计算中，以在三种温差损失的计算中，以为最大，为一主要为最大，为一主要影响因素。影响因素。6/16/2024415章 蒸发3).由于管路流动阻力而引起的温度差损失二次蒸汽由分5.2.2单效蒸发单效蒸发已已知知条条件件：原原料料液液流流量量F(kg/h)，原原料料液液浓浓度度xo(质质量量分分率率)和和温温度度to()，完完成成液液的的浓浓度度x1(质质量量分分率率)(生生产产要求要求)过过程程选选定定：加加热热蒸蒸汽汽压压强强p(或或温温度度T)，冷冷凝凝器器操操作作压压强强p(或温度或温度T)；计算内容：计算内容：单位时间内水分蒸发量单位时间内水分蒸发量W(kg/h)，加热蒸，加热蒸汽用量汽用量D(kg/h)，蒸发器的传热面积，蒸发器的传热面积S(m2)。求解上述问题应用物料衡算方程、热量衡算方程和传求解上述问题应用物料衡算方程、热量衡算方程和传热速率方程。热速率方程。6/16/2024425章 蒸发5.2.2 单效蒸发已知条件：原料液流量F(kg/h)，原5.2.2.1蒸发量蒸发量W如图以蒸发器为衡算范围，如图以蒸发器为衡算范围，取取1h为衡算基准，作物料为衡算基准，作物料衡算：衡算：总物料：总物料：F=W+G溶质：溶质：Fx0=Gx1蒸发室加热室W,T,HF,x0,t0,h0D,T,HD,T,hwG,x1,t1,h16/16/2024435章 蒸发5.2.2.1 蒸发量W如图以蒸发器为衡算范围，取1h为衡5.2.2.2加热蒸汽消耗量加热蒸汽消耗量D以以蒸蒸发发器器为为衡衡算算范范围围，衡衡算算基基准准为为1h，对对进进出出蒸蒸发发器器的热量进行衡算：的热量进行衡算：DH+Fh0=WH+(F-W)h1+Dhc+QL(7-1)蒸发室加热室W,T,HF,x0,t0,h0D,T,HD,T,hcF-WQLG,x1,t1,h1式式中中：H、H、hc加加热热蒸蒸汽汽、二二次蒸汽和冷凝水焓值，次蒸汽和冷凝水焓值，kJ/kg；h0、h1原原料料液液、完完成成液液焓焓值，值，kJ/kg；QL蒸发器的热损失，蒸发器的热损失，W。在在具具体体计计算算时时，根根据据溶溶液液特特性性分分为为两两种方法进行热量衡算求加热蒸汽用量。种方法进行热量衡算求加热蒸汽用量。6/16/2024445章 蒸发5.2.2.2 加热蒸汽消耗量D以蒸发器为衡算范围，衡算基准1.溶液的稀释热可以忽略溶液的稀释热可以忽略当当溶溶液液的的稀稀释释热热不不大大，可可以以忽忽略略不不计计时时，溶溶液液的的焓焓值可用比热计算。以值可用比热计算。以0的液体为基准，则：的液体为基准，则：q原料液：原料液：h0=C0(t0-0)q完成液：完成液：h1=C1(t1-0)q冷凝水：冷凝水：hc=CW(T-0)因此，式因此，式(7-1)热量衡算式可写为：热量衡算式可写为：D(H-CWT)=WH+(F-W)C1t1-FC0t0+QL(7-2)式式中中两两比比热热使使用用不不便便，改改用用原原料料液液比比热热C0代代替替完成液比热完成液比热C1。6/16/2024455章 蒸发1.溶液的稀释热可以忽略当溶液的稀释热不大，可以忽略不计时，溶液的比热可用以下经验公式计算：溶液的比热可用以下经验公式计算：C=Cw(1-x)+CBx其其中中：Cw、CB分分别别为为水水和和溶溶质质的的比比热热，kJ/kg。则：则：C0=Cw(1-x0)+CBx0=Cw+(CB-Cw)x0C1=Cw(1-x1)+CBx1=Cw+(CB-Cw)x16/16/2024465章 蒸发溶液的比热可用以下经验公式计算：8/9/2023465章 若冷凝液在饱和温度下排出，且忽略溶液浓度变化若冷凝液在饱和温度下排出，且忽略溶液浓度变化对焓值的影响，即：对焓值的影响，即：H-CWT=rH-CWt1=r则：则：忽略稀释热时加热忽略稀释热时加热蒸汽消耗量计算式蒸汽消耗量计算式6/16/2024475章 蒸发若冷凝液在饱和温度下排出，且忽略溶液浓度变化对焓值的影响，即说明说明(1)从上式可以看出加热蒸汽提供的热量从上式可以看出加热蒸汽提供的热量Dr用于：用于：将原料液由将原料液由t0升温到沸点升温到沸点t1：FC0(t1-t0)蒸发水分：蒸发水分：Wr过程热损失：过程热损失：QL6/16/2024485章 蒸发说明(1)从上式可以看出加热蒸汽提供的热量Dr用于：8/(2)若原料液预热到沸点，即若原料液预热到沸点，即t0=t1，并略去热损失，并略去热损失，QL0，则有，则有D/W=r/r1，即每蒸发，即每蒸发1kg水分大约需水分大约需要要1kg加热蒸汽，实际过程有热损失，常在加热蒸汽，实际过程有热损失，常在1.1左右。左右。e=D/W称为称为单位蒸汽消耗量单位蒸汽消耗量，为每蒸发单位质量水，为每蒸发单位质量水分时，加热蒸汽的消耗量，分时，加热蒸汽的消耗量，kg/kg。e值值是衡量蒸发是衡量蒸发装置经济程度的指标装置经济程度的指标。(3)当当x00.2时：时：C0=Cw(1-x0)6/16/2024495章 蒸发(2)若原料液预热到沸点，即t0=t1，并略去热损失，QL例题例题5-2在连续操作的蒸发器中，将在连续操作的蒸发器中，将2000kg/h的某无机盐水溶液由的某无机盐水溶液由0.1浓缩到浓缩到0.3(均为质量分数均为质量分数)。蒸发器的操作压力为。蒸发器的操作压力为40kPa，相，相应的溶液沸点为应的溶液沸点为80。加热蒸汽的压力为。加热蒸汽的压力为200kPa。已知原料。已知原料液的比热为液的比热为3.77kJ/(kg)，蒸发器的热损失为，蒸发器的热损失为12000W。设。设溶液的稀释热可以忽略，试求溶液的稀释热可以忽略，试求1.水的蒸发量；水的蒸发量；2.原料液分别原料液分别为为30、80、120时的加热蒸汽消耗量。时的加热蒸汽消耗量。解：解：6/16/2024505章 蒸发例题5-2在连续操作的蒸发器中，将2000kg/h的某无机盐6/16/2024515章 蒸发8/9/2023515章 蒸发2.溶液稀释热不可忽略溶液稀释热不可忽略对对某某些些水水溶溶液液(如如CaCl2、NaOH等等)在在稀稀释释时时有有显显著著的的放放热热效效应应，因因而而蒸蒸发发时时除除供供给给汽汽化化水水分分所所需需汽汽化化潜潜热热时时，还还需需提提供供与与稀稀释释热热相相应应的的浓浓缩缩热热，且且溶溶液液浓浓度度愈愈大大，温温度度愈愈高高，这这种种影影响响愈愈显显著著。因因此此式式(7-1)中中的的h0、h1应应由由相相应应的的焓焓浓浓图图查查取取，计计算结果才准确。算结果才准确。6/16/2024525章 蒸发2.溶液稀释热不可忽略对某些水溶液(如CaCl2、NaOH等据据(7-1)热量衡算式，得加热蒸汽用量：热量衡算式，得加热蒸汽用量：若若冷冷凝凝液液在在饱饱和和温温度度下下排排出出，(H-hc)=r为为饱饱和和蒸蒸汽汽冷凝潜热，冷凝潜热，kJ/kg。因此：。因此：6/16/2024535章 蒸发 据(7-1)热量衡算式，得加热蒸汽用量：若冷凝液在饱5.2.2.3传热面积传热面积S0Q=K0S0tm1.平均温度差平均温度差tm蒸发属两相均有相变的恒温传热过程，故传热的平均蒸发属两相均有相变的恒温传热过程，故传热的平均温度差为温度差为tm=T-t其中：其中：t=+T6/16/2024545章 蒸发5.2.2.3 传热面积S0Q=K0S0tm8/9/202.总传热系数总传热系数K0公式计算：公式计算：选用经验值：选用经验值：P310表表5-2。现场测定现场测定6/16/2024555章 蒸发2.总传热系数K0公式计算：8/9/2023555章 蒸发3.蒸发器的热负荷蒸发器的热负荷Q条件不同，热负荷的计算也不同，若加热蒸汽在饱和条件不同，热负荷的计算也不同，若加热蒸汽在饱和温度下排出：温度下排出：稀释热不可以忽略时：稀释热不可以忽略时：Q=Dr=WH+(F-W)h1-Fh0+QL,W稀释热可以忽略时：稀释热可以忽略时：Q=Dr=Wr+FCp0(t1-t0)+QL,W6/16/2024565章 蒸发3.蒸发器的热负荷Q8/9/2023565章 蒸发例例 5-3 将将 10%的的 NaOH水水 溶溶 液液 蒸蒸 发发 到到 45%，处处 理理 量量 为为1800kg/h，原原料料液液温温度度60，比比热热为为3.4kJ/kg，加加热热蒸蒸汽汽和和分分离离室室压压强强分分别别为为400kPa和和50kPa，蒸蒸发发器器内内液液面面高高度度为为2m，溶溶液液平平均均密密度度为为1400kg/m3，总总传传热热系系数数Ko为为1500W/(m2)，若若热热损损失失为为传传热热量量的的10%，忽忽略略稀稀释释热热，试试计计算加热蒸汽消耗量，水分蒸发量，产品量及所需传热面积。算加热蒸汽消耗量，水分蒸发量，产品量及所需传热面积。解：查附表十：解：查附表十：p=400kPa下蒸汽下蒸汽T=143.4，r=2138.5kJ/kgp=50kPa下二次蒸汽下二次蒸汽T=81.2，r=2304.5kJ/kg(1)水分蒸发量水分蒸发量6/16/2024575章 蒸发例5-3 将10%的NaOH水溶液蒸发到45%，处理量为18(2)产品量产品量G=(F-W)=1800-1400=400kg/h(3)加热蒸汽用量加热蒸汽用量Dr=Wr+FCp0(t1-t0)+QLQL=0.1DrDr=1.1Wr+FCp0(t1-t0)其中：其中：t1=T+=81.2+6/16/2024585章 蒸发(2)产品量 G=(F-W)=1800-1400=400k的计算采用杜林规则的截距法：的计算采用杜林规则的截距法：因溶液在蒸发器中循环接近完成液，故取因溶液在蒸发器中循环接近完成液，故取x=0.45k=1+0.142x=1+0.1420.45=1.0639ym=150.75x2-2.71x=150.750.452-2.710.45=29.31tA=ym+k tW=tA-tW=ym+(k-1)tW=29.31+(1.0639-1)81.2=34.56/16/2024595章 蒸发的计算采用杜林规则的截距法：8/9/2023595章的计算：的计算：查得：查得：pm=63.73kPa下水沸点下水沸点tpm=87.2=tpm-tp=87.2-81.2=6.0取取=1.2t=81.2+34.5+6.0+1.2=122.9故：故：D=1.114002304.5+18003.4(122.9-60)/2138.5=1858kg/h6/16/2024605章 蒸发的计算：8/9/2023605章 蒸发(4)传热面积传热面积传热量传热量:Q=Dr=18582138.5/3600=1103.7kW6/16/2024615章 蒸发(4)传热面积8/9/2023615章 蒸发5.2.2.4管内沸腾传热系数管内沸腾传热系数i的关联式的关联式1.标准型蒸发器标准型蒸发器适用于：适用于：溶液在加热管进口处的速度较低（溶液在加热管进口处的速度较低（0.2m/s左右）。左右）。常压操作。常压操作。6/16/2024625章 蒸发5.2.2.4 管内沸腾传热系数i的关联式1.标准型蒸发2.强制循环蒸发器强制循环蒸发器6/16/2024635章 蒸发2.强制循环蒸发器8/9/2023635章 蒸发3.升膜蒸发器升膜蒸发器(1)热负荷较低（表面蒸发）的情况热负荷较低（表面蒸发）的情况适用条件：适用条件：ReL按入口的液体流量计算，按入口的液体流量计算，ReV按出口气体的流量按出口气体的流量计算。计算。6/16/2024645章 蒸发3.升膜蒸发器8/9/2023645章 蒸发(2)热负荷较高（泡核沸腾）的情况热负荷较高（泡核沸腾）的情况适用条件：适用条件：ReL按入口的液体流量计算，按入口的液体流量计算，ReV按出口气体的流量按出口气体的流量计算。计算。S：沸腾管材质校正系数，钢、铜为：沸腾管材质校正系数，钢、铜为1，不锈钢、，不锈钢、铬、镍为铬、镍为0.7，磨光表面为，磨光表面为0.4。6/16/2024655章 蒸发(2)热负荷较高（泡核沸腾）的情况8/9/2023655章 4.降膜蒸发器降膜蒸发器6/16/2024665章 蒸发4.降膜蒸发器8/9/2023665章 蒸发适用条件：适用条件：降膜蒸发器的降膜蒸发器的i还可用还可用P313图图5-15计算。计算。6/16/2024675章 蒸发8/9/2023675章 蒸发5.2.3蒸发器的生产能力和蒸发强度蒸发器的生产能力和蒸发强度5.2.3.1蒸发器的生产能力蒸发器的生产能力1.蒸蒸发发器器的的生生产产能能力力用用单单位位时时间间内内蒸蒸发发的的水水分分量量表表示，即蒸发量示，即蒸发量W(kg/h)：可见生产能力与蒸发器传热面积，传热系数，原可见生产能力与蒸发器传热面积，传热系数，原料液温度，操作条件，热损失等用关，它笼统地料液温度，操作条件，热损失等用关，它笼统地表示蒸发器生产量的大小，但不能确切表示蒸发表示蒸发器生产量的大小，但不能确切表示蒸发器和蒸发过程的优劣程度。器和蒸发过程的优劣程度。6/16/2024685章 蒸发5.2.3 蒸发器的生产能力和蒸发强度 5.2.3.1 蒸2.蒸发器生产能力的大小取决于通过传热面的传热蒸发器生产能力的大小取决于通过传热面的传热速率速率Q，因此也可以用蒸发器的传热速率来衡量其，因此也可以用蒸发器的传热速率来衡量其生产能力：生产能力：Q=KAtKA(T-t1)稀释热可以忽略，且热损失不计时：稀释热可以忽略，且热损失不计时：Q=Wr+FCp0(t1-t0)6/16/2024695章 蒸发2.蒸发器生产能力的大小取决于通过传热面的传热速率Q，因此也说明：说明：1.当当t1t0时，即原料液在沸点下进入蒸发器时：时，即原料液在沸点下进入蒸发器时：Q=Wr：表明通过传热面所传递的热量全部用于蒸发水分：表明通过传热面所传递的热量全部用于蒸发水分W Q：表明蒸发器的生产能力和传热速率成正比：表明蒸发器的生产能力和传热速率成正比2.当当t0 t1时，时，Wr t1时，时，WrQ，W：表明由于部分原料液：表明由于部分原料液的自动蒸发的自动蒸发(闪蒸闪蒸)，使蒸发器的，使蒸发器的生产能力有所增生产能力有所增加加结论结论进料温度进料温度t0越高，则蒸发器生产能力越高，则蒸发器生产能力W越大越大Q=Wr+FCp0(t1-t0)6/16/2024705章 蒸发说明：1.当t1t0时，即原料液在沸点下进入蒸发器时：结5.2.3.2蒸发器的蒸发强度蒸发器的蒸发强度U指指单单位位传传热热面面积积上上单单位位时时间间内内蒸蒸发发的的水水分分量量，kg/m2h即：即：U是评价蒸发器在一定操作条件下性能优劣的重要是评价蒸发器在一定操作条件下性能优劣的重要指标指标。影响因素主要为总传热系数和传热温度差。影响因素主要为总传热系数和传热温度差。操作条件下操作条件下r为常量为常量因此，提高蒸发器的生产强度的途径有二：因此，提高蒸发器的生产强度的途径有二：6/16/2024715章 蒸发5.2.3.2 蒸发器的蒸发强度 U指单位传热面积上单位时提高蒸发器的生产强度的途径提高蒸发器的生产强度的途径1.提高传热温度差提高传热温度差tt=T-t1，方法：，方法：提高加热蒸汽的压强。提高加热蒸汽的压强。加热蒸汽压强越高，对应加热蒸汽压强越高，对应饱和温度就越高，一般为饱和温度就越高，一般为0.30.5MPa，不超过，不超过0.8MPa，但受到供汽条件限制，但受到供汽条件限制增大冷凝器的真空度，增大冷凝器的真空度，使溶液沸点使溶液沸点t1降低。但此降低。但此法增加了真空泵的功率消耗，且因溶液的沸点降法增加了真空泵的功率消耗，且因溶液的沸点降低，使其粘度增高，导致沸腾传热系数下降。也低，使其粘度增高，导致沸腾传热系数下降。也受限制受限制6/16/2024725章 蒸发提高蒸发器的生产强度的途径1.提高传热温度差t8/9/20提高蒸发器的生产强度的途径提高蒸发器的生产强度的途径2.增大总传热系数增大总传热系数K增大管内对流传热系数增大管内对流传热系数hi减少管内侧污垢热阻减少管内侧污垢热阻q定期清洗定期清洗q选用适宜的蒸发器型式选用适宜的蒸发器型式q采取强制循环，采取强制循环，q改进蒸发器结构，改进蒸发器结构，q产生的晶体及时与溶液分离产生的晶体及时与溶液分离6/16/2024735章 蒸发提高蒸发器的生产强度的途径2.增大总传热系数K8/9/2025.3多效蒸发多效蒸发在在单单效效蒸蒸发发中中，蒸蒸发发1kg水水分分需需消消耗耗1kg多多的的加加热热蒸蒸汽汽，在在大大规规模模生生产产中中为为了了节节省省蒸蒸汽汽用用量量，同同时时也也为为了了使使析析出出的的晶晶体体及及时时与与溶溶液液分分离离，一一般般采采用用多多效效蒸蒸发发。多多效效蒸蒸发发的的操操作作原原理理是是：将将前前一一效效产产生生的的二二次次蒸蒸汽汽作作为为后后一一效效的的加加热热蒸蒸汽汽，这这样样仅仅第第一一效效需需要要消消耗耗生生蒸蒸汽汽，同同时时要要求求后后一一效效的的操操作作压压强强和和溶溶液液的的沸沸点点相相应应降降低低，这这时时引引入入的的二二次次蒸蒸汽汽才才仍仍能能起起到到加加热热作作用用，则则后后一一效效的的加加热热室室成成为为前前一一效效的的冷冷凝凝器器。如如此此将将多多个个蒸蒸发发器器串串联联起起来来一一同同操作的过程，组成了多效蒸发操作流程。操作的过程，组成了多效蒸发操作流程。6/16/2024745章 蒸发5.3 多效蒸发在单效蒸发中，蒸发1kg水分需消耗1kg多采用多效蒸发的优点是采用多效蒸发的优点是降降低低能能耗耗。由由于于各各效效(末末效效除除外外)的的二二次次蒸蒸汽汽都都作作为为下下一一效效蒸蒸发发器器的的加加热热蒸蒸汽汽，因因而而提提高高了了加加热热蒸汽的利用率；蒸汽的利用率；便便于于分分离离晶晶体体。当当蒸蒸发发过过程程溶溶液液有有晶晶体体析析出出时时，可可使使晶晶体体在在某某一一效效间间析析出出，然然后后与与溶溶液液分分离离后后继继续续蒸蒸发发，这这样样就就避避免免了了单单效效操操作作时时晶晶粒粒和和完完成成液液一一起起排排出出，可可减减少少结结垢垢、磨磨损损现现象象，同同时时提提高高对对流传热系数。流传热系数。可强化传热过程提高蒸发效率。可强化传热过程提高蒸发效率。6/16/2024755章 蒸发采用多效蒸发的优点是8/9/2023755章 蒸发溶溶液液的的流流向向与与蒸蒸汽汽相相同同，均均由由第第一一效效顺顺序序流流至至末效的蒸发流程，称为并流加料流程，如图。末效的蒸发流程，称为并流加料流程，如图。5.3.1.1多效蒸发流程多效蒸发流程完成液冷却水原料液不凝气加热蒸汽水1.并流加料流程并流加料流程优点：优点：1.由于后一效操作压强低于前一效，故溶液的输送靠效间压强差由于后一效操作压强低于前一效，故溶液的输送靠效间压强差进行，不另用泵；进行，不另用泵；2.由于后一效溶液的沸点低于前一效，故前一效溶液进入后一效由于后一效溶液的沸点低于前一效，故前一效溶液进入后一效时，会因过热而自行蒸发，可使后一效产生较多的二次蒸汽，即时，会因过热而自行蒸发，可使后一效产生较多的二次蒸汽，即水分蒸发量多；水分蒸发量多；缺点：缺点：随效数的增加，溶液浓度逐效增高而温度逐效降随效数的增加，溶液浓度逐效增高而温度逐效降低，致使溶液粘度增大较快，使传热系数逐效下降，低，致使溶液粘度增大较快，使传热系数逐效下降，传热效果一效不如一效。传热效果一效不如一效。适于：适于：热敏性物料的蒸发热敏性物料的蒸发6/16/2024765章 蒸发溶液的流向与蒸汽相同，均由第一效顺序流至末效的蒸发流程，称为2.逆流加料流程逆流加料流程溶液的流向与蒸汽相反，由第末效流至第溶液的流向与蒸汽相反，由第末效流至第一效的蒸发流程，称为逆流加料流程，如一效的蒸发流程，称为逆流加料流程，如图。图。优点：优