化工原理-蒸发知识教材课件

,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,浙江大学本科生课程,化工原理,第六章 蒸发,*,/30,第六章 蒸发,6.1 概述,6.2 单效蒸发器的计算,6.3 多效蒸发,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,6.5 蒸发设备,幻灯片1目录,浙江大学本科生课程,1,第六章 蒸发,第六章 蒸发6.1 概述幻灯片1目录浙江大学本科,第六章蒸发,6.1 概述,1、什么是蒸发?,将含有不挥发性溶质的稀溶液中部分溶剂汽化、除去的单元操作，称为。,2、蒸发操作的目的,（1）获得浓缩的溶液,（2）获得固体溶质,（3）除去杂质,浙江大学本科生课程,2,第六章 蒸发,第六章蒸发6.1 概述浙江大学本科生课程2第六章,3、蒸发设备-,列管式换热器,连续式、间歇式,常压式、减压式、加压式,除沫器,二次蒸汽,蒸发室,加热室,中央循环管,不凝性气体,（生蒸汽）,冷凝器,思考1：,如图，为减压式操作设备，为什么图中冷凝器的放置高度要 很高？,思考2：,生蒸汽与二次蒸汽何者温度高？,6.1 概述,浙江大学本科生课程,3,第六章 蒸发,3、蒸发设备-列管式换热器除沫器二次蒸汽蒸发室加热室,除沫器,二次蒸汽,蒸发室,加热室,中央循环管,不凝性气体,（生蒸汽）,冷凝器,4、蒸发操作的特点：,传质,传热,*,能耗大,*,从进口到出口传热温差逐渐减小,（浓度，沸点）,*,易结垢、粘度逐渐变大而使传热条件恶化,6.1 概述,浙江大学本科生课程,4,第六章 蒸发,除沫器二次蒸汽蒸发室加热室中央循环管不凝性气体（生蒸汽）冷凝,6.2 单效蒸发器的计算,已知：,F、x,0,、t,0,、x,计算内容：,L、W、,加热蒸汽量,D、,加热面积,一、物料衡算,浙江大学本科生课程,5,第六章 蒸发,6.2 单效蒸发器的计算已知：F、x0、t0、x一、,二、能量衡算,-查焓浓图,a.,无明显浓缩热的体系,稀释热,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,6,第六章 蒸发,二、能量衡算-查焓浓图a.无明显浓缩热的体系稀释热,假定：,H,s,-h,s,=R（,加热蒸汽汽化潜热）,；,h,h,0,；,H-h=r（,二次蒸汽汽化潜热）,；,Q,l,0,汽化1,kg,水所消耗的蒸汽量，其值,约为1。实际上,D/W=1.1,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,7,第六章 蒸发,假定：汽化1kg水所消耗的蒸汽量，其值约为1。实际上D/W=,b.,有明显浓缩热的体系,先按 情况,a,计算，然后再校正。,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,8,第六章 蒸发,b.有明显浓缩热的体系6.2 单效蒸发器的计算浙,三、加热面积,A,的计算,K,值约为10004500,W/m,2,K,P,t,取决于：,冷凝器压力,P,、溶液浓度、蒸发室内液层深度，因此，,t T,。,=t-T-,传热温度差损失,P,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,9,第六章 蒸发,三、加热面积A的计算K值约为10004500W/m2K P,P,P,引起传热温差损失的原因：,（1）溶液沸点升高（与同压力下纯溶剂相比）-杜林规则,查图步骤：,P,水的沸点,由杜林线查得某一浓度下的溶液沸点。,（2）蒸发室内液层深度引起的,与设备结构有关，,有些设备液柱可高达36,m，,有些设备中此 项损失可不计。,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,10,第六章 蒸发,P P引起传热温差损失的原因：6.2 单效蒸发,P,t,取决于：,冷凝器压力,P,、溶液浓度、蒸发室内液层深度，因此，,t T,。,=t-T-,传热温度差损失,P,（3）二次蒸汽的阻力损失引起的,此项影响很小，通常取 1,左右,6.2 单效蒸发器的计算,浙江大学本科生课程,11,第六章 蒸发,Pt 取决于：P（3）二次蒸汽的阻力损失引起的6.2,P,P,二次蒸汽,浙江大学本科生课程,12,第六章 蒸发,P P二次蒸汽浙江大学本科生课程12第六章 蒸发,一、多效蒸发及其流程,6.3 多效蒸发,思考：,P,1,、P,2,、P,3,大小顺序？,P,二次蒸汽,1,2,3,浙江大学本科生课程,13,第六章 蒸发,一、多效蒸发及其流程6.3 多效蒸发思考：P1、P2,P,二次蒸汽,1,2,3,6.3 多效蒸发,并流流程：,并流流程优、缺点：,料液可自动流入下一效，无需泵输送；,溶液会发生闪蒸而产生更多的蒸汽；,传热推动力依次减小,；,K,依次减小；,浙江大学本科生课程,14,第六章 蒸发,P二次蒸汽 1236.3 多效蒸发并流流程：并流流程优,P,二次蒸汽,1,2,3,逆流流程优、缺点：,料液需用泵送入下一效；,传热推动力较为均匀,；,6.3 多效蒸发,逆流流程：,浙江大学本科生课程,15,第六章 蒸发,P二次蒸汽 123逆流流程优、缺点：6.3 多效蒸发逆,P,二次蒸汽,1,2,3,错流流程优、缺点：,兼有并、逆流的优点；,操作复杂,；,6.3 多效蒸发,错流流程：,浙江大学本科生课程,16,第六章 蒸发,P二次蒸汽 123错流流程优、缺点：6.3 多效蒸发错,P,1,2,3,平流流程优、缺点：,各效独立进料，传热状况均较好；,物料停留时间较短,思考：,粘度随浓度变化很大的料液，宜采用哪一种流程？,平流、逆流或错流,6.3 多效蒸发,平流流程：,浙江大学本科生课程,17,第六章 蒸发,P 123平流流程优、缺点：思考：6.3 多效蒸发平流,二、生产能力、生产强度,生产能力：单位时间的传热量或蒸发的水分量，用,Q,或,W,表示。,生产强度：单位时间、单位面积的传热量或蒸发的水分量，,用,q,或,W/A,表示。,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,18,第六章 蒸发,二、生产能力、生产强度6.3 多效蒸发浙江大学本科生课,思考：,多效与单效相比，单位生蒸汽消耗量 孰大？孰小？,（假设属理想情况，每一效,D/W=1）,生产能力、生产强度孰大？孰小？,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,19,第六章 蒸发,思考：6.3 多效蒸发浙江大学本科生课程19第六章,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,20,第六章 蒸发,6.3 多效蒸发浙江大学本科生课程20第六章 蒸发,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,21,第六章 蒸发,6.3 多效蒸发浙江大学本科生课程21第六章 蒸发,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,22,第六章 蒸发,6.3 多效蒸发浙江大学本科生课程22第六章 蒸发,6.3 多效蒸发,浙江大学本科生课程,23,第六章 蒸发,6.3 多效蒸发浙江大学本科生课程23第六章 蒸发,采用多效,额外蒸汽的引出-1,kg,生蒸汽可换取2kg的额外蒸汽(理想情况),6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,浙江大学本科生课程,24,第六章 蒸发,采用多效6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施浙江大学,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,假设有,n+1,效，除最后一效外，每一效均抽出额外蒸汽，分别为,E,1,、E,2,、E,n,。,于是,浙江大学本科生课程,25,第六章 蒸发,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施假设有n+1效，,不引出额外蒸汽时，有,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,浙江大学本科生课程,26,第六章 蒸发,不引出额外蒸汽时，有6.4 提高生蒸汽热能利用程度的,则总的额外蒸汽引出量,E=nkg,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,浙江大学本科生课程,27,第六章 蒸发,则总的额外蒸汽引出量6.4 提高生蒸汽热能利用程度的,冷凝水的自蒸发,将冷凝水减压而自蒸发，与二次蒸汽一起进入下一效作为加热蒸汽用。,采用热泵蒸发流程,二次蒸汽的焓比生蒸汽的焓大，若利用热泵给二次蒸汽加能，提高其温度、压力，使其循环使用，可使单效蒸发的能量利用率胜过35效的蒸发流程。,6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施,浙江大学本科生课程,28,第六章 蒸发,冷凝水的自蒸发采用热泵蒸发流程6.4 提高生蒸汽热能,特点,：热阻在管内垢层及管内沸腾传热一方,6.5 蒸发设备-列管式换热器,强化传热的措施：,1、定期清理垢层；,2、加快流体的循环速度：自然循环强制循环,3、加热微量阻垢剂以延缓形成垢层；,4、在处理有结晶物析出的物料时，可加入少量晶种（结晶颗粒），使结晶尽可能在溶液主体中进行，而不是在加热面进行。,5、将管内沸腾改为膜状沸腾。,浙江大学本科生课程,29,第六章 蒸发,特点：热阻在管内垢层及管内沸腾传热一方6.5 蒸发设,6.5 蒸发设备-列管式换热器,浙江大学本科生课程,30,第六章 蒸发,6.5 蒸发设备-列管式换热器浙江,