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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,第5章 蒸发（第一、二节）,第五章,蒸发,流体力学与传热学,Fluid Mechanics,and Heat Transfer,2024/11/16,单效蒸发过程的计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗量及传热面积计算，有效温度差及各种温度差损失的来由及其计算；,蒸发器的生产力量和生产强度及其影响因素。,把握内容,2024/11/16,真空蒸发的特点及其应用；,多效蒸发的流程及其计算要点；,蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；,蒸发过程的强化。,生疏内容,2024/11/16,蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；,各种蒸发器的构造特点、性能及其应用范围；,蒸发器的选型原则。,了解内容,2024/11/16,讲授内容,概述,5.1,蒸发设备,5.2,单效蒸发,5.3,多效蒸发,5.4,蒸发设备的强化,5.5,2024/11/16,5.1 概述,本节讲授,内容,3,蒸发操作的应用,1,蒸发的概念,2,蒸发的分类,2024/11/16,1,、蒸发的定义,一、蒸发的概念及分类,将含有固体溶质的稀溶液加热沸腾进展浓缩，以获得固体产品或制取溶剂。,蒸发过程实际上是不挥发性的溶质和挥发性的溶剂分别的过程。,2024/11/16,2,、蒸发的几个概念,加热蒸汽生蒸汽：蒸发过程所用的加热蒸汽；,完成液：,浓缩后的溶液；,单效蒸发：,产生的二次蒸汽不加利用，直接冷凝排出；,多效蒸发：,二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热蒸汽。,二次蒸汽：,由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。,2024/11/16,3,、蒸发操作的特点,蒸发操作是间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也是一种换热器。,1溶液中含有不挥发性溶质，故溶液的蒸汽压较纯溶剂的蒸汽压为低(沸点高)，一样条件下，蒸发溶液的传热温差就比蒸发纯溶剂的传热温差小；,2工业规模的蒸发量很大，需要耗用大量的加热蒸汽，应充分利用二次蒸汽(多效蒸发)，降低过程的能量消耗；,3溶液的特殊性打算了蒸发器的特殊构造。例如，易结垢或析出结晶的溶液，设计上应设法防止或削减垢层的生成，并应使加热面易于清洗。对热敏性，高粘度或强腐蚀性的物料，应设计或选择适宜构造的蒸发器。,2024/11/16,按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发；,按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发；,自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下外表汽化。汽化面积小，传热速率低，汽化速率低；,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。,单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热。,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。,按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发。,二、蒸发的分类,2024/11/16,三、蒸发操作的应用,在工业上，有三种状况：,1制取液体产品：例如电解食盐水得到的NaOH稀溶液中，含有约18%的NaCl，通过蒸发方法在除去大局部水的同时，将NaCl结晶而分别除去，得到规定的液碱产品；,2生产固体产品：将稀溶液浓缩到达饱和状态，然后冷却使溶质结晶与溶液分别，从而获得固粒产品。例如，食盐精制、制糖、制药等。,3制取纯溶剂：承受蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥发性杂质分别而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。,2024/11/16,5.2 蒸发设备,本节讲授,内容,3,直接接触传热蒸发器,1,循环型蒸发器,2,单程型蒸发器,5,蒸发设备的选型,4,蒸发的辅助设备,2024/11/16,蒸发器主要由加热室和分别室组成。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。依据溶液在加热室中的运动的状况，可将蒸发器分为循环型和单程型不循环两类。,一、循环型蒸发器,特点：溶液在蒸发器中循环流淌，因而可以提高传热效果。由于引起循环运动的缘由不同。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：用泵迫使溶液沿肯定方向流淌。,2024/11/16,1中心循环管式蒸发器,溶液沿加热管中心下降，在加热管内上升的连续自然循环流淌。,优点：构造紧凑、制造便利、传热较好、操作牢靠；,缺点：循环速度在0.10.5m/s以下、清洗和修理不便利。,2024/11/16,2悬筐式蒸发器,优点：构造紧凑、制造便利、传热较好、操作牢靠、便于清洗、循环速度在11.5m/s、清洗和修理不便利。,适用于蒸发简洁结垢或有结晶析出的溶液。,2024/11/16,3外加热式蒸发器,加热室与分别室分开，便于清洗检修。,2024/11/16,4列文蒸发器,加热室上部增设了一段沸腾室。循环速度大，传热效果好。,2024/11/16,5强制循环蒸发器,利用循环泵使溶液强制循环，循环速度在,2.5m/s,以上。传热系数大，适用于粘度高、易结垢结晶的物料。,2024/11/16,二、单层型蒸发器,特点：溶液在加热管内呈膜状流淌，一次通过加热室即可到达要求的组成。传热效率高、蒸发速度快、溶液在器内的停留时间短，特殊适用于蒸发热敏性物料。,按物料的流淌方向和成膜缘由可分为：升膜蒸发器、降膜蒸发器、升-降膜蒸发器、刮板薄膜蒸发器。,2024/11/16,1升膜蒸发器,料液在加热管底部进入，在其内受热汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升常压下汽速为2050m/s，减压下汽速可达100至160m/s或更大些。溶液被上升的蒸汽所带动，沿管壁成膜状上升并连续蒸发，汽、液混合物在分别器内分别。,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。,2024/11/16,2降膜蒸发器,料液是从蒸发器的顶部参加，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。,降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大0.050.45 Pas、蒸发量较小、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀，传热系数比升膜式蒸发器的较小，仍不适用易结晶或易结垢的物料。,2024/11/16,3升-降膜蒸发器,料液经预热后，由升膜的加热室上升，然后由降膜加热室下降，在分别室与二次蒸汽分别。,加热室上升,降膜加热室,分别室,2024/11/16,4刮板薄膜蒸发器,特点：借外力强制料液呈膜状流淌，可适应高粘度，易结晶、结垢的浓溶液蒸发,缺点：构造简单，制造要求高，加热面积大，且需要消耗肯定的动力,2024/11/16,三、直接接触传热蒸发器,2024/11/16,将肯定比例的燃烧气与空气直接喷入溶液中，燃烧气的温度可高达12001800，由于气、液间的温度差大，且气体对溶液产生猛烈的鼓泡作用，使水分快速蒸发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由顶部排出。,优点：构造简洁，不需要固定的传热面，热利用率高,适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液。,不适于处理不能被燃烧气污染及热敏性的溶液。,2024/11/16,四、蒸发的帮助设备,1,、除沫器,2024/11/16,2,、冷凝器和真空装置,冷凝器的作用：将二次蒸汽冷凝成水后排出。,冷凝器分类：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，或会严峻污染冷却水时，应承受间壁式冷凝器；否则可承受直接接触式冷凝器。,真空装置作用：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。,真空装置适于：蒸发器承受减压操作；,真空装置安装位置：冷凝器后,常用的真空装置：喷射泵、往复式真空泵以及水环式真空泵等。,2024/11/16,2024/11/16,五、蒸发设备 的选型,蒸发器的构造型式很多，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，一般考虑以下原则：,溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的状况，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，如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等；,溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器。,2024/11/16,有晶体析出的溶液：选用溶液流淌速度大的蒸发器，以使晶体在加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器；,易发泡的溶液：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猛烈的蒸发器，以抑制或裂开泡沫，如外热式、强制循环式、升膜式等；条件允许时，也可将分别室加大；,有腐蚀性的溶液：蒸发此种物料，加热管承受特殊材质制成，或内壁衬以耐腐蚀材料。假设溶液不怕污染，也可承受浸没燃烧蒸发器,2024/11/16,易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有污垢产生，垢层的导热系数小，从而使传热速率下降。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；,溶液的处理量：溶液的处理量也是选型时应考虑的因素。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。,总之，不同类型的蒸发器，各有其特点，它们对不同的溶液的适应性也不一样。P304表7-1列出了蒸发器的一些主要性能。应视具体状况，选用适宜的蒸发器。,2024/11/16,小结,Thanks,any question?,2024/11/16,
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