强化蒸发过程途径电子教案

1、情境3 蒸发器的操作与控制学习任务2蒸发过程工艺参数确定知识点强化蒸发过程途径强化蒸发过程途径 能耗蒸发过程是能耗比较大的单元操作，所以能耗是蒸发过程的一个主要操作指标。加热蒸汽的经济性：是指每蒸发1kg水需要的加热蒸汽量（kg)，亦称为单位蒸汽消耗量e，表示加热蒸气的利用程度，单位蒸气消耗量是构成蒸发过程能耗的主要部分。若原料液在沸点下进入蒸发器，忽略热损失，则 式中： r-加热蒸汽的汽化热，kg/kg r'-二次蒸汽在溶液沸点下的汽化热，kg/kg为了降低蒸发过程的能耗，可以采取以下方法：多效蒸发按物料与蒸气的相对流向的不同，多效蒸发有三种常见的加料流程，即并流流程（顺流）、逆流流

2、程、错流流程和平流流程。下面以三效蒸发为例进行说明。a.并流（顺流）蒸发原理流程 并流流程溶液与蒸气的流向相同，都是由第一效顺序流至末效。其流程如图1所示。第一个蒸发器（称为第一效）蒸出的二次蒸气用作第二个蒸发器（第二效）的加热蒸气，第二个蒸发器蒸出的二次蒸气用作第三个蒸发器（第三效）的加热蒸气。优点：后效蒸发室压力较前效低，故溶液在效间的输送可以利用效间压差流入后效，无需用泵输送；前一效溶液流入温度和压力较低的后一效时，由于过热而发生自蒸发(闪蒸)，可蒸发更多的溶液。缺点：后效溶液浓度较前效大，而温度反而降低，故溶液粘度相对较大，使后效的传热系数较前效为小，在后两效中尤为严重。 不适用于粘度

3、随温度和浓度变化较大的溶液图1 三效并流蒸发操作流程b.逆流蒸发原理流程多效逆流流程如图2所示。溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽由第一效进入，而原料液由末效进入，由第一效排出。优点：随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，因此因组成增高使粘度增大的影响大致与因温度升高使粘度降低的影响相抵，故各效溶液的粘度较为接近，各效的传热系数也大致相同。缺点：溶液在效间的流动是由低压流向高压，效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。此外，各效（末效除外）均在低于沸点下进料，没有自蒸发，与并流法相比，所产生的二次蒸汽量较少。适用于粘度随温度和浓度变化比较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。图2 三效逆

4、流蒸发操作流程 c.错流流蒸发原理流程并流和逆流加料各有优缺点，为了克服两者的缺点，保持优点，采用部分并流和部分逆流的错流加料应运而生。一般在末尾几效采用并流加料以利用其不需泵送和自蒸发等优点。 d.平流流蒸发原理流程平流法是指原料液平行加入各效，完成液分别由各效排出。蒸汽的流向仍由第一效流向末效。如图3为平流加料的三效蒸发流程。 图3 平流加料的三效蒸发流程适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料 (如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。 多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，操作费比单效蒸发小。不同效数时的单位蒸汽消耗量如表1。表1 不同效数时的单位蒸汽消耗量效数单效双效三效四效五效D/W（kg汽/kg水）理论值1.00.50.330.250.2实际值1.10.570.400.300.27蒸发同样数量的水分，采用多效蒸发时生蒸汽用量较少，提高了生蒸汽的利用率，但效数与蒸汽的减少不成正比，而设备费用始终正比于效数。 效数选取原则：设备费用和操作费用总和最小，通常选取2-3效。额外蒸气。将蒸发器蒸出的二次蒸气用作其他加热设备的热源时，该蒸气称为额外蒸气。热泵蒸发。将蒸发器蒸出的二次蒸气用压缩机压缩，提高它的压力，使它的饱和温度提高到溶液的沸点以上，然后送入蒸发器的加热室作为加热蒸气，这种方法称为热泵蒸发 图4 热泵蒸发冷凝