化工原理蒸发

1、 (Evaporation) 4.1 概述概述 4.2 单效蒸发与真空蒸发单效蒸发与真空蒸发 4.3 多效蒸发多效蒸发 4.4 蒸发设备蒸发设备 4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望 化工原理化工原理 4. 蒸发蒸发 1、掌握内容、掌握内容 单效蒸发过程与计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗单效蒸发过程与计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗 量及传热面积计算；有并行温差及各种温度差损失的来量及传热面积计算；有并行温差及各种温度差损失的来 由及计算。蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。由及计算。蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。 2、熟悉内容、熟悉内容 真空蒸发的特点及其应

2、用；多效蒸发的流程及其计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；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。蒸发过程的强化。 3、了解的内容、了解的内容 蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；各种蒸蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；各种蒸 发器的结构特点、性能及应用范围；蒸发器的选型原则。发器的结构特点、性能及应用范围；蒸发器的选型原则。 4.1 概述概述 （1）蒸发操作及其在工业中的）蒸发操作及其在工业中的 应用应用 蒸发蒸发含有不挥发性溶液在含有不挥发性溶液在 沸腾条件下受热，使部分溶剂沸腾条件下受热，使部分溶剂

3、汽化为蒸汽的操作。汽化为蒸汽的操作。 蒸发操作的基本概念：蒸发操作的基本概念： 加热蒸汽加热蒸汽(生蒸汽生蒸汽)、二次蒸汽、二次蒸汽、 单效蒸发单效蒸发 、多效蒸发、多效蒸发 、常压蒸、常压蒸 发、加压蒸发、减压蒸发发、加压蒸发、减压蒸发 4.1 概述概述 蒸发操作的工程目的蒸发操作的工程目的 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 蒸发蒸发结晶联合操作以获得固体溶液结晶联合操作以获得固体溶液 脱除杂质，制取纯净的溶剂。脱除杂质，制取纯净的溶剂。 （2）蒸发操作的特点）蒸发操作的特点 目的目的：物质的分离：物质的分离 实质实质：热量传递。：热量传递。

4、特点特点：含有不挥发溶液的沸腾传热。：含有不挥发溶液的沸腾传热。 4.1 概述概述 浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而 形成形成垢层，使垢层，使K下降下降。(要求：蒸发器的结构应防止或减要求：蒸发器的结构应防止或减 少结垢，且加热面易清洗。少结垢，且加热面易清洗。) 溶液的物性对蒸发器的设计提出特殊要求。比如：溶液的物性对蒸发器的设计提出特殊要求。比如： 对热敏性溶质，要求高温下停留时间较短。对热敏性溶质，要求高温下停留时间较短。 浓度增加浓度增加粘度大大增大，要求特殊结构。粘度大大增大，要求特殊结构。 需大量汽化热（如何节能？需大量汽

5、化热（如何节能？应考虑的重要问题。应考虑的重要问题。） 对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位二次蒸汽的温位二次蒸汽的温位 ttT 0 在指定在指定p下，溶质的存在造成溶液沸点高下，溶质的存在造成溶液沸点高 4.1 概述概述 传热温差传热温差 主要原因主要原因 t 经济性及节能措施经济性及节能措施 经济性经济性 每每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。 蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利 用。用。 节能措施节能措施 (1)多效蒸发多效蒸发 (2)额外蒸汽的引出额外蒸汽的引出 (3)二次蒸汽的再

6、压缩二次蒸汽的再压缩 (4)冷凝水热量利用冷凝水热量利用 （3） 蒸发操作的分类蒸发操作的分类 多效蒸发：多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸 发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气） 的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。 按二次蒸气的利用情况分：按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效单效蒸发和多效 蒸发蒸发 单效蒸发：单效蒸发：将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝将二次蒸气不在利用而直接送到冷凝 器冷凝以除去的蒸发操作。器冷凝以除去的蒸发操作。 4.1 概述概述 按操

7、作室压力分：按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）常压、加压、减压（真空） 蒸发蒸发 常压蒸发常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设设备简单，操作方便，可采用敞口设 备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大 气污染，适用于临时性或小批量的生产。气污染，适用于临时性或小批量的生产。 加压蒸发加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次可提高二次蒸汽的温度，有利于二次 蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。 4.1 概述概述 优点：优点： 传热温度差传热温度差tm ； 可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽可利用低压蒸

8、汽或废汽作为加热蒸汽 ； 可防止热敏性物料变质或分解可防止热敏性物料变质或分解 ； 沸点温度低，减少热损失。沸点温度低，减少热损失。 缺点：缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备真空装置，需消耗动力和增加设备 减压蒸发减压蒸发：沸点低沸点低 适用于处理热敏性物料。适用于处理热敏性物料。 4.1 概述概述 按操作过程是否连续分按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发间歇蒸发，连续蒸发 间歇蒸发间歇蒸发 :一次加料一次加料最终最终X1出料或连续加料出料或连续加料 维维 持液面，持液面，X1一次出料。一次出料。 溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳 定操作，适于小规模，多品

9、种的场合。定操作，适于小规模，多品种的场合。 连续蒸发连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。稳定操作，适于大规模的生产过程。 4.1 概述概述 4.2 单效蒸发与真空蒸发单效蒸发与真空蒸发 4.2.1 单效蒸发流程单效蒸发流程 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 4.2.3 蒸发器的生产能力与生产强度蒸发器的生产能力与生产强度 4.2.1 单效蒸发流程单效蒸发流程 4.2.1 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 单效蒸发设计计算内容单效蒸发设计计算内容 确定水的蒸发量确定水的蒸发量物料衡算物料衡算 加热蒸汽消耗量加热蒸汽消耗量热量衡算热量衡算 蒸发器所需传热面积传热速率方程蒸发器所

10、需传热面积传热速率方程 1、蒸发水量的计算、蒸发水量的计算 因溶质蒸发过程不挥发，且蒸发过程是个定态过程，因溶质蒸发过程不挥发，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，即单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即 4.2.1 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 原料原料F, x0, t0, cp0 , h0 加热蒸汽加热蒸汽 D, Ts, H 二次蒸汽二次蒸汽 W, T/,H/ 加加 热热 室室 蒸发室蒸发室 110 )(LxxWFFx )1 ( 1 0 x x FW 水分蒸发量：水分蒸发量： WF Fx x 0 1 完成液的浓度：完成液的浓度： 完成液完成液(F-W), x1,

11、t1, cp0 , h0 冷凝液冷凝液 D, Ts, hc 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 2、加热蒸汽消耗量的计算、加热蒸汽消耗量的计算 Lc QDhhWFHWFhDH 10 )( 或或 101 tch p Lp QrWttFc r D)( 1 010 Lc QFhhWFHWhHDQ 01 )( 000 tch p rHrH ,取 若原料由预热器加热至沸点后进料，则若原料由预热器加热至沸点后进料，则 01 tt D/W称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的 利用率，也称蒸汽的经济性。利用率，也称蒸汽的经济性。 r rW D If 不计热损失，则

12、不计热损失，则 r r W D 1 W D rr一般 单效蒸发的能耗很大，单效蒸发的能耗很大， 是很不经济的。是很不经济的。 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 3、传热面积的计算、传热面积的计算 m Q A K t c hHDQ 其中其中 1 tTtm 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 （1）传热平均温度差）传热平均温度差 当加热蒸汽压强一定时，当加热蒸汽压强一定时，T=const，而，而t1=? c Tt1 温差温差 损失损失 溶液沸溶液沸 点升量点升量 液柱液柱 静压静压 头头 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 管道阻力，管道阻力， 取取1 温度差损失的

13、原因温度差损失的原因 ： 溶液沸点的升高溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂 (水水)在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶 剂剂(水水)高；高； 蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产 生的摩擦阻力生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。，都导致溶液沸点的进一步上升。 溶液沸点升高溶液沸点升高 常 f 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 r T f 2 273 0162. 0 常压下溶液沸点升高常压下溶液沸点升高 常 atmatmpp11 , 00

14、 00 tt 不同浓度的溶液在大气压下的沸点可通过实不同浓度的溶液在大气压下的沸点可通过实 验测定。比如验测定。比如NaOH水溶液的沸点。水溶液的沸点。 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 在文献和手册中，可在文献和手册中，可 查得常压查得常压1(atm)下某些溶下某些溶 液在不同浓度时的沸点数液在不同浓度时的沸点数 据，但是，在蒸发操作中，据，但是，在蒸发操作中， 蒸发室的压力往往不是高蒸发室的压力往往不是高 于就是低于常压，计算非于就是低于常压，计算非 常压强溶液的沸点的方法常压强溶液的沸点的方法 很多，最常见的方法是按很多，最常见的方法是按 杜林规则计算。杜林规则计算。 4.2

15、.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 杜林杜林(Dubring)发现：在相当宽的压强范围内，发现：在相当宽的压强范围内， 溶液的沸点与同压强下溶剂的沸点成线性关系。溶液的沸点与同压强下溶剂的沸点成线性关系。 或者说溶液在两种压力下的沸点之差或者说溶液在两种压力下的沸点之差( )与与 溶剂在相应的压力下沸点之差溶剂在相应的压力下沸点之差( )的比值为的比值为 一常数。即：一常数。即： 0 AA tt 0 WW tt K tt tt WW AA 0 0 00 WWAA ttKtt 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 杜林杜林(Dubring)法则如右图法则如右图 (1)在浓度不太高的范

16、围内，在浓度不太高的范围内， 可以认为可以认为溶液的沸点升高溶液的沸点升高 与压强无关与压强无关，可取决，可取决大气大气 压的数值压的数值。 (2)在高溶液范围内，只要在高溶液范围内，只要 已知两个压强溶液的沸点，已知两个压强溶液的沸点， 则其它的压强下溶液的沸则其它的压强下溶液的沸 点可按水的沸点作线性点可按水的沸点作线性内内 插插(外插外插)。 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 液柱静压关液柱静压关 蒸发操作须维持一定液位长加热管蒸发操作须维持一定液位长加热管 液柱重量和溶液沿管内流动阻力损失液柱重量和溶液沿管内流动阻力损失 溶液溶液p沿管长变化沿管长变化 t沿管长变化沿管长变

17、化 按液面下处按液面下处L/2溶液的沸腾温度来计算，液体在平均溶液的沸腾温度来计算，液体在平均 温度下的饱和压力：温度下的饱和压力： ghpp av 2 1 av Pav所对应所对应 的饱和蒸汽的饱和蒸汽 温度温度 P所对应的所对应的 饱和蒸汽温饱和蒸汽温 度度 bav TT 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 结论：结论： cc TTt1 )( 1cm TTtTt 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 （2）总传热系数）总传热系数 蒸蒸 发发 器器 的的 型型 式式总传热系数总传热系数K, W/(m2K) 标准式（自然循环）标准式（自然循环）600-3000 标准式（强制循

18、环）标准式（强制循环）1200-6000 悬筐式悬筐式600-3000 外热式（自然循环）外热式（自然循环）1200-6000 外热式（强制循环）外热式（强制循环）1200-7000 升膜式升膜式1200-6000 降膜式降膜式1200-3500 刮板式刮板式600-2000 2 2 2 1 2 1 1 2 12 1111 R d d d d R d d KK m 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 例例4-1 解：（解：（1）水分蒸发量）水分蒸发量 hkg x x FW /6 .158 483. 0 1 . 0 12000 1 1 0 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算

19、原料原料F, x0, t0, cp0 , h0 加热蒸汽加热蒸汽 D, Ts, H 二次蒸汽二次蒸汽 W, T/,H/ 加加 热热 室室 蒸发室蒸发室 （2）加热蒸汽消耗量）加热蒸汽消耗量 r QrW D L DrQL05. 0 hkg r rW D /1800 213795. 0 23041586 95. 0 13. 1 1586 1800 W D 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 （3）传热面积）传热面积 确定溶液沸点确定溶液沸点 绝压为绝压为51KPa下：下：2 .81 c T 绝压为绝压为101.3KPa下：下： 100T 由水的沸点由水的沸点100时时48.3%NaOH

20、溶液得：溶液得： 140 A t 04100-140 常 因二次蒸汽的真空度为因二次蒸汽的真空度为51KPa，则，则 87. 0 2304 2732 .81 0162. 0 273 0162. 0 2 2 r T f 8 .344087. 0 常 f kPa ghpp av 7210381. 91500 2 1 50 2 1 3 av 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 查附录查附录72KPa得水的沸点为得水的沸点为90.4 2 . 92 .814 .90 0 ttmb 2 .12612 . 98 .342 .81 1 c Tt 1 2 3 1 3 .36 2 .1265 .1431

21、5003600 1021371586 m tTK Dr tK Q A m 4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算 1、蒸发器的生产能力、蒸发器的生产能力 生产能力生产能力 4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度 1 tTAKQ 2、生产强度、生产强度 单位时间单位传热面积上蒸发的水量单位时间单位传热面积上蒸发的水量 将蒸发装置（包括冷凝器、泵等辅助设备）将蒸发装置（包括冷凝器、泵等辅助设备） 的总投资折算成单位传热面积的设备费表示。的总投资折算成单位传热面积的设备费表示。 生产强度生产强度 A W U 设设Q损 损=0，料液预热至沸点加入，则 ，料液预热至沸点加

22、入，则t0=t=tb WrttFcQ p )( 01 0 m tK rAr Q A W U 1 4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度 3、提高蒸发强度的措施、提高蒸发强度的措施 1、加大传热温差、加大传热温差真空蒸发真空蒸发 T受锅炉额定压强限制受锅炉额定压强限制 1 t 真空蒸发真空蒸发 将二次蒸汽引入冷器冷凝将二次蒸汽引入冷器冷凝 1 tTtm 一般须用真空泵不断将不凝一般须用真空泵不断将不凝 性气体抽除。性气体抽除。 优点：优点： Ut1) 1 ( (2)适用于热敏性物料适用于热敏性物料 (3)可利用中、低温位的水蒸汽作热源可利用中、低温位的水蒸汽作热源 缺点

23、：缺点： Kt 1 ) 1 ( 动力费设备费，)2( 4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度 2、提高蒸发器的传热系数、提高蒸发器的传热系数K (1)合理设计蒸发器，使合理设计蒸发器，使U循 循提高 提高 (2)及时排除加热室中不凝性气体及时排除加热室中不凝性气体 (3)经常清除垢层等经常清除垢层等 4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度 4.3 多效蒸发多效蒸发 通常将每通常将每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量加热蒸汽所能蒸发的水量(W/D)称为蒸称为蒸 汽的经济性。汽的经济性。 W/D增加增加加热蒸汽的利用率增大。加热蒸汽的利用率增大。 作为

24、工程技术人员，必须设法尽量节省加热蒸汽的作为工程技术人员，必须设法尽量节省加热蒸汽的 消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的 利用率，那么采用什么措施才能过到此目的呢？利用率，那么采用什么措施才能过到此目的呢？ (1)利用二次蒸汽的潜热利用二次蒸汽的潜热(最普通的方法是多效蒸发最普通的方法是多效蒸发) (2)利用冷凝水的显热利用冷凝水的显热(如预热原料液如预热原料液) 1、多效蒸发、多效蒸发 特点：二次蒸发的温位特点：二次蒸发的温位加热蒸汽的温位，操作压强加热蒸汽的温位，操作压强 P后 后p2p3，料液流动须泵输送。，料液流动须泵输送。

25、 各效进料（末效除外）都较沸点低，自蒸发不各效进料（末效除外）都较沸点低，自蒸发不 会发生，所需要热量大。会发生，所需要热量大。 4.3 多效蒸发多效蒸发 （3）平流加料）平流加料 二次蒸汽多次被利用，料二次蒸汽多次被利用，料 液每效单独进出，适合易结晶液每效单独进出，适合易结晶 物料。物料。 优点：多效蒸发总蒸发量优点：多效蒸发总蒸发量W分分 配各效，但仅有第一效使用加配各效，但仅有第一效使用加 热蒸汽热蒸汽W/D大大增加。大大增加。 4.3 多效蒸发多效蒸发 2、额外蒸汽的引出、额外蒸汽的引出 将有二次蒸汽移作将有二次蒸汽移作 它用（如用作预热料液）它用（如用作预热料液） 能耗大大降低。能

26、耗大大降低。 对于多效蒸发，末对于多效蒸发，末 效多处于负压，二次蒸汽效多处于负压，二次蒸汽 温位太低，难以再利用，温位太低，难以再利用， 可在可在前几效前几效引出。引出。 4.3 多效蒸发多效蒸发 说明：在相同说明：在相同W下，某效引出下，某效引出Ei，必然要在第一效补加加，必然要在第一效补加加 热蒸汽热蒸汽 ，if ，额外蒸汽引出并无经济效益；而，额外蒸汽引出并无经济效益；而 实际上，实际上， 在相同在相同W下，经济性好，下，经济性好， ， 但是整个生产蒸汽利用率但是整个生产蒸汽利用率 ，因此，只要，因此，只要Ei能被它能被它 用，用， ，加热蒸汽利用率，加热蒸汽利用率 ，但是太后效引出的

27、二，但是太后效引出的二 次蒸汽没有用，因为次蒸汽没有用，因为 ，用途有限。，用途有限。 DDEi DEi DD W D W Di Tpi i 3、二次蒸汽的再压缩、二次蒸汽的再压缩 特点特点：二次蒸汽绝热压缩二次蒸汽绝热压缩t升高升高再次作加热剂用再次作加热剂用 须一定量的压缩功。须一定量的压缩功。 4.3 多效蒸发多效蒸发 压缩方法压缩方法 机械压缩（轴流式离心式压缩机），如下图机械压缩（轴流式离心式压缩机），如下图 蒸汽动力压缩（蒸汽喷射泵），如下图蒸汽动力压缩（蒸汽喷射泵），如下图 4.3 多效蒸发多效蒸发 说明：说明： 妥善设计蒸汽再压缩，能量利用可胜过妥善设计蒸汽再压缩，能量利用可胜

28、过35效的多效蒸效的多效蒸 发。发。 经济效益上升经济效益上升压缩比不能太大压缩比不能太大tTA 所以，所以，热泵蒸发不适用于沸点热泵蒸发不适用于沸点 上升较大的情况上升较大的情况。 压缩机的投资较大，且需维护保压缩机的投资较大，且需维护保 养。养。 4、冷凝水热量的利用、冷凝水热量的利用 （1）热冷凝水可预热料液）热冷凝水可预热料液 （2）冷凝水减压自蒸发，汽化的）冷凝水减压自蒸发，汽化的 蒸汽与二次蒸汽一起进入后一效。蒸汽与二次蒸汽一起进入后一效。 4.3 多效蒸发多效蒸发 多效蒸发能提高蒸汽的利用率，即经济性好，减少多效蒸发能提高蒸汽的利用率，即经济性好，减少 加热蒸汽消耗量，但是多效蒸

29、发是以牺牲设备生产强度加热蒸汽消耗量，但是多效蒸发是以牺牲设备生产强度 来提高加热蒸汽的经济性。实际情况，效数增加来提高加热蒸汽的经济性。实际情况，效数增加W/D 并非成倍增加（见下表），而设备费成倍增加，所以优并非成倍增加（见下表），而设备费成倍增加，所以优 化。化。 U Q 矛盾矛盾 4.3 多效蒸发多效蒸发 4.3 多效蒸发多效蒸发 效数效数 单效单效双效双效三效三效四效四效五效五效 （D/W）min 的理论值的理论值 10.50.330.250.2 （D/W）min 的实测值的实测值 1.10.570.40.30.27 是不是效数是不是效数 越多越好越多越好? ? 4.4 蒸发设备蒸发

30、设备 4.4.1 蒸发器蒸发器 4.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型 4.4.3 蒸发装置的附属设备和机械蒸发装置的附属设备和机械 4.4.1 蒸发器蒸发器 结构结构：加热室、流动（或循环）通道、汽液分离空间。：加热室、流动（或循环）通道、汽液分离空间。 按照溶液在加热室中的按照溶液在加热室中的运动运动的情况，可将蒸发器分为的情况，可将蒸发器分为循循 环型环型和和单程型（不循环）单程型（不循环）两类。两类。 1、循环型蒸发器、循环型蒸发器 特点特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传：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。有分为热效果。由于引起循环运动

31、的原因不同。有分为自然循自然循 环型和强制循环型环型和强制循环型两类。两类。 自然循环自然循环：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。：用泵迫使溶液沿一定方向流动。 （1）垂直短管式（垂直短管式（又称为中央循又称为中央循 环管式），也称为标准式蒸发器环管式），也称为标准式蒸发器 结构：外壳、加热室、中央循环结构：外壳、加热室、中央循环 管、蒸发室、除沫器管、蒸发室、除沫器 特点：特点： 蒸汽走壳程，溶液走管程，蒸汽走壳程，溶液走管程，d中 中 d管 管， ，A中 中=(40100)%A横总横总 细管中单位体积细

32、管中单位体积A大，含汽率高大，含汽率高 中央循环管单位体积中央循环管单位体积A小，含汽率低小，含汽率低 有组织循环有组织循环 中管 4.4.1 蒸发器蒸发器 （2）外加热式外加热式 特点：特点： 加热管长，给热系数增大加热管长，给热系数增大 循环管不再受热，密度差大循环管不再受热，密度差大 强化循环强化循环 加热室加热室 蒸发室蒸发室 4.4.1 蒸发器蒸发器 （3）强制循环蒸发器强制循环蒸发器 加热室加热室 蒸发室蒸发室 4.4.1 蒸发器蒸发器 2、单程蒸发器（适宜热敏性物料）、单程蒸发器（适宜热敏性物料） 物料一次通过加热面即可完成浓缩物料一次通过加热面即可完成浓缩 要求，离开加热管的溶

33、液及时加以冷却。要求，离开加热管的溶液及时加以冷却。 （1）升膜式升膜式 原理：热的料液自蒸发器底部进入加原理：热的料液自蒸发器底部进入加 热管内迅速气化，在蒸气的带动下，溶热管内迅速气化，在蒸气的带动下，溶 液沿管壁呈膜状迅速上升，并继续蒸发，液沿管壁呈膜状迅速上升，并继续蒸发， 当到达分离室和二次蒸气分离后即可得当到达分离室和二次蒸气分离后即可得 到完成液。到完成液。 不适宜粘度不适宜粘度50mPa.s，易结晶，易结晶， 结垢料液。结垢料液。 4.4.1 蒸发器蒸发器 （2）降膜式降膜式 其结构原理与升膜式类似。区别在其结构原理与升膜式类似。区别在 于：料液在蒸发器顶部加入，底部得于：料液

34、在蒸发器顶部加入，底部得 到完成液；加热管顶部装有液体分布到完成液；加热管顶部装有液体分布 器，以使液体成膜；对浓度较高，粘器，以使液体成膜；对浓度较高，粘 度较大溶液也适用；结构较复杂。适度较大溶液也适用；结构较复杂。适 宜粘度宜粘度50450mPa.s。不易结晶的料液。不易结晶的料液。 降膜式液体分布降膜式液体分布 4.4.1 蒸发器蒸发器 （3）旋转刮板式蒸发器）旋转刮板式蒸发器为高粘度溶液的蒸发而设计为高粘度溶液的蒸发而设计 间隙式刮板、转子式刮板间隙式刮板、转子式刮板 主要特点：籍外力强制料液膜状流动主要特点：籍外力强制料液膜状流动 缺点：结构复杂，制造要求高，缺点：结构复杂，制造要

35、求高， 加热面积不大，且需消耗一定动力。加热面积不大，且需消耗一定动力。 4.4.1 蒸发器蒸发器 4.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型 选型时，一般考虑以下原则：选型时，一般考虑以下原则： z溶液的粘度溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情：蒸发过程中，溶液粘度变化的情 况，是选型时很重要的因素。况，是选型时很重要的因素。 z高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，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；如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等； z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：热稳定性差的物料，应选用 滞料量少，停留时间短

36、的蒸发器，如各种膜式滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式 蒸发器蒸发器 4.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型 z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：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、强制循环蒸发器堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器 z易发泡的溶液：易发泡的溶液：泡沫的产生，不仅损失物料，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而且污染蒸发器，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、强制循环发器，以抑制或破碎泡沫，如外热式、

37、强制循环 式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大 4.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型 有腐蚀性的溶液有腐蚀性的溶液：蒸发此种物料，加热管采用特殊材质：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。若溶液不怕污染，也可采制成，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。用浸没燃烧蒸发器。 易结垢的溶液易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有污垢：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，

38、如悬筐式、强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。制循环式、浸没燃烧式等。 z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的因素：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。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。，选用尺寸适宜的多效蒸发。 常见蒸发器的性能见教材常见蒸发器的性能见教材231页表页表4-3。 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。 1、除沫

39、器（汽液分离器）、除沫器（汽液分离器） 籍液滴运动的惯性撞击金属物或壁面而被捕获集，籍液滴运动的惯性撞击金属物或壁面而被捕获集， 尽可能完全分离二次蒸汽夹带许多液沫。尽可能完全分离二次蒸汽夹带许多液沫。 丝网式除沫器丝网式除沫器的分离效果最好。的分离效果最好。 除沫器除沫器 丝网式除沫器丝网式除沫器的分离效果最好。的分离效果最好。 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 2、冷凝器、冷凝器 因为二次蒸汽多为水蒸汽，所因为二次蒸汽多为水蒸汽，所 以一般情况下以使用混合式冷凝器以一般情况下以使用混合式冷凝器 居多。居多。 逆流高位混合逆流高位混合 式冷凝器（常式冷凝器（常 负

40、压操作）负压操作） 大气腿大气腿 真空泵：抽不真空泵：抽不 凝性气体凝性气体 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 3、真空装置、真空装置 当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷 凝器，均需在冷凝器后安装真空装置。需要指出凝器，均需在冷凝器后安装真空装置。需要指出 的是，蒸发器中的负压主要是由于二次蒸汽冷凝的是，蒸发器中的负压主要是由于二次蒸汽冷凝 所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、 物料及冷却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和物料及冷却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和 温度下

41、的水蒸汽等，冷凝器后必须安真空装置才温度下的水蒸汽等，冷凝器后必须安真空装置才 能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷 射泵、水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。射泵、水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 4、疏水器、疏水器 作用作用：防止加热蒸汽和冷凝：防止加热蒸汽和冷凝 水一起排出加热室外。水一起排出加热室外。 形式形式： (1) 热动力式热动力式 (2) 钟形浮子式钟形浮子式 (3) 脉冲式脉冲式 1-冷凝水入口；2-冷凝水出口； 3-排出管；4-背压室； 5-滤网；6-阀片 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 (1) 热动力式热动力式(2) 钟形浮子式钟形浮子式 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械 (3) 脉冲式脉冲式 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械