化工流体流动与传热---51-52学时课件

7.1 概述7.1.1 蒸发过程及其应用第七章 蒸 发7.1 概述7.1.1 蒸发过程及其应用第七章 蒸 1一、蒸发的概念与流程 将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩蒸发。蒸发的简化流程1-加热室2-加热管3-中央循环管4-分离器5-除沫室6-冷凝器生蒸汽一、蒸发的概念与流程 将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，2二、蒸发过程的应用蒸发操作适用场合v 稀溶液的增浓直接制取液体产品，或将浓缩的溶 液再进一步处理制取固体产品v 纯净溶剂的制取v 同时制备浓溶液和回收溶剂示例：稀烧碱溶液(电解液)的浓缩示例：海水蒸发脱盐制取淡水示例：中药生产中溶媒浸取液的蒸发二、蒸发过程的应用蒸发操作适用场合 稀溶液的增浓直接制取液体37.1 概述7.1.1 蒸发过程及其应用第七章 蒸 发7.1.2 蒸发的特点与分类7.1 概述7.1.1 蒸发过程及其应用第七章 蒸 4一、蒸发操作的特点1.溶液沸点升高由拉乌尔定律 溶液的蒸汽压低于纯溶剂的蒸汽压在相同压力下溶液的沸点蒸发溶液的温度差蒸发溶剂的温度差纯溶剂的沸点在加热蒸汽温度一定下故二次蒸汽相对于水为过热蒸汽蒸汽的比热容饱和蒸汽温度近似处理t1 下的汽化热t1 下饱和水蒸气的焓则二、热量衡算溶液的沸点饱和蒸因相同压力下水的沸点故二次蒸汽15二、热量衡算由有关关系式整理得单位蒸汽消耗量通常，水的汽化热随压力变化不大故实际蒸发过程有热损失二、热量衡算由有关关系式整理得单位蒸汽消耗量通常，水的汽化热16二、热量衡算若溶液稀释热不可忽略故溶液在稀释时放热显著(NaOH溶液)稀释浓缩放出稀释热提供浓缩热蒸发所需热量=汽化热 +浓缩热与溶液浓度有关查焓浓图二、热量衡算若溶液稀释热不可忽略故溶液在稀释稀释浓缩放出稀释17二、热量衡算NaOH溶液的浓焓图溶液的焓是浓度的非线性函数二、热量衡算NaOH溶液溶液的焓是浓度的非线性函数187.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发7.3 单效蒸发7.3.1 物料与热量衡算方程7.3.2 传热速率方程7.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发719一、蒸发器的传热速率方程由蒸发器传热速率方程蒸发器热负荷蒸发器的传热面积对于蒸发器一、蒸发器的传热速率方程由蒸发器传热蒸发器热负荷蒸发器的传热20二、传热的平均温度差对于加热室对于整个蒸发器蒸发器总温度差蒸发的有效温度差 温度差损失(溶液沸点升高)令1.温度差损失的概念二、传热的平均温度差对于加热室对于整个蒸发器蒸发器总温度差蒸21二、传热的平均温度差v 二次蒸汽从蒸发器流到冷凝器的阻力损失v 蒸发器的操作需维持一定的液面，液面下部的压 力高于液面上的压力 形成原因v 水中含有不挥发的溶质故由于溶质的存在引起的沸点升高由于液柱压力引起的沸点升高由于流动阻力引起的沸点升高二、传热的平均温度差 二次蒸汽从蒸发器流到冷凝器的阻力损失 22二、传热的平均温度差经验式估算溶液的沸点与溶液压力相等时水的沸点常压下由于溶质存在引起的沸点升高校正系数2.沸点升高的计算(1)由于溶液中溶质存在引起的沸点升高操作压力下水的汽化热二、传热的平均温度差经验式估算溶液的沸点与溶液压力相等时水的23二、传热的平均温度差杜林(Duhring)规则估算 一定浓度的某种溶液的沸点与相同压力下标准液体的沸点呈线性关系杜林规则。标准液体纯水。杜林直线斜率 压力为 和 p下溶液的沸点 压力为 和 p下水的沸点令二、传热的平均温度差杜林(Duhring)规则估算 一24二、传热的平均温度差NaOH水溶液的杜林线图各浓度下杜林直线的斜率基本平行二、传热的平均温度差NaOH水溶液各浓度下杜林直线的斜率基本25二、传热的平均温度差平均压力平均压力下溶液的沸点二次蒸汽压力(2)由于液体静压头引起的沸点升高溶液的平均密度液层高度二次蒸汽压力下溶液的沸点二、传热的平均温度差平均压力平均压力下二次蒸汽压力(2)由26二、传热的平均温度差(3)由于流动阻力引起的沸点升高设计中一般取经验值对于单效蒸发11.5oC对于多效蒸发，各效间1oC二、传热的平均温度差(3)由于流动阻力引起的沸点升高设计中27三、蒸发器的传热系数管外侧对流传热系数管内侧对流传热系数按膜状冷凝的经验公式计算根据蒸发器的形式由相应的经验公式计算三、蒸发器的传热系数管外侧对流传热系数管内侧对流传热系数287.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发7.3 单效蒸发7.3.1 物料与热量衡算方程7.3.2 传热速率方程7.3.3 蒸发强度与加热蒸汽的经济性7.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发729一、蒸发器的生产能力和蒸发强度1.蒸发器的生产能力单位时间内蒸发的水分量蒸发器的生产能力。若 忽略蒸发器的热损失原料液在沸点下进料则在溶液沸点下二次蒸汽的汽化热kg/h一、蒸发器的生产能力和蒸发强度1.蒸发器的生产能力单位时间30一、蒸发器的生产能力和蒸发强度2.蒸发强度单位时间单位传热面积上蒸发的水分量蒸发强度。蒸发强度kg/(m2 h)若 忽略蒸发器的热损失原料液在沸点下进料则提高蒸发强度关键是提高总传热系数和传热温度差一、蒸发器的生产能力和蒸发强度2.蒸发强度单位时间单位传热31二、加热蒸汽的经济性1 kg生蒸汽可蒸发的水分量加热蒸汽的经济性。则加热蒸汽的经济性kg水/kg蒸汽若 忽略蒸发器的热损失原料液在沸点下进料忽略溶液的浓缩热通常二、加热蒸汽的经济性1 kg生蒸汽可蒸发的水分量加热蒸汽的327.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发7.3 单效蒸发7.4 多效蒸发(选读)7.1 概述7.2 蒸发设备(选读)第七章 蒸 发733本 章 小 结本章重点掌握的内容v 蒸发操作的特点v 溶液的沸点升高v 蒸发器的生产能力与蒸发强度v 加热蒸汽的经济性本 章 小 结本章重点掌握的内容 蒸发操作的特点 溶液的沸点34练 习 题 目思考题作业题:无1.蒸发操作有哪些特点？2.何为溶液的沸点升高，是如何形成的？3.何为蒸发器的生产能力与蒸发强度?4.何为加热蒸汽的经济性?练 习 题 目思考题作业题:无1.蒸发操作有哪些特点？35