化工原理课件7 蒸发 (Evaporation).ppt

1、7蒸发(Evaporation)，7.1概述7.2单效果蒸发计算7.3蒸发操作的经济性和工作方式7.4蒸发设备，7.1概述，(1)蒸发操作的目的(2)蒸发过程(3)加热蒸汽和二次蒸汽(4)分类(溶剂即通过蒸发，结晶的联合操作获得固体溶质。去除杂质，得到纯溶剂。7.1概述，(2)蒸发过程，7.1概述，(3)加热蒸汽和二次蒸汽加热蒸汽：加热蒸汽二次蒸汽：通过溶液蒸发的蒸汽，(4)分类可分为蒸发工作空间中的压力：大气压、加压或减压(根据真空二次蒸汽的使用情况，短效蒸发)，7.1概述，(5)蒸发操作的特征沸点上升溶液的性质，经常对蒸发器的结构设计提出特殊要求。溶剂气化需要吸收大量的汽化热，因此蒸发工作

2、是大量的热消耗过程，节能是蒸发工作中需要考虑的重要问题。浓缩溶液在沸腾汽化过程中总是从加热表面析出溶质，形成时层，加剧传热过程。7.2单效蒸发，7.2.1单效蒸发计算，(1)材料平衡，(2)热平衡计算，(3)蒸发器的传热面积计算，(4)浓热和溶液的焓浓度7.2.2水分的蒸发量；加热蒸汽消耗；蒸发器的传热面积。为了解决这些问题，我们可以应用材料平衡方程、热平衡方程和传热速度方程来解决。7.2.1单效蒸发计算，(1)物质平衡溶质在蒸发过程中不挥发，蒸发过程作为定型过程，等于单位时间进入和离开蒸发器的杨怡。也就是说，形式中的x0，X分别是材料液，完成液的质量分数。7.2.1单效蒸发计算，(2)蒸发器

3、的热平衡计算，加热蒸汽在饱和温度下排出时，饮食中D加热蒸汽消耗，KG/S；T0、t进料流体和成品流体温度；H0，H，hs供应液，完成液和凝结水的热焓，KJ/KG；h，Hs二次蒸汽和加热蒸汽的热脱皮，kJ/kg。格式中的热损失Ql根据特定条件取加热蒸汽释放热(DR)的100点。(3)，(4)，7.2.1单效蒸发计算(2)热平衡，焓计算：习惯性地以0为基准，即0点焓0，7.2.1单效蒸发计算(2溶质的比热，kj/kg K .)也就是说，7.2.1单效蒸发的计算(2)热平衡、方程式(3)或方程式(4)加热的蒸汽的消耗量为、或者，7.2.1单效果蒸发计算，(3)蒸发器的传热面积计算，蒸发过程中蒸汽冷凝

4、和溶液沸腾之间的温差传热，tm=Ts-t，蒸发器的热负荷Q=DR，因此有7.2。，7.2.2蒸发装置的温差损失，蒸发器的传热温差：TM=(Ts-t)加热蒸汽的温度：Ts (150)蒸发室的压力为1atm，蒸发的是水：t=t=100牙齿时的传热温差，沸点T=这是因为溶液蒸汽压比纯溶剂(水)温度相同，蒸汽压低，溶液的沸点比纯溶剂(水)高。蒸发器的静压头的影响和流体通过加热管时发生的摩擦阻力进一步上升溶液的沸点。7.2.2蒸发设备的温差损失，(1)溶液的沸点上升，以及都柏林规则相当大的压力范围内溶液的沸点与相同压力下溶剂的沸点呈线性关系：式中塔，哪种溶液在两种茄子不同的压力下沸点；Tw，在该压力下溶

5、剂的沸点。7.2.2蒸发设备的温差损失(1)溶液的沸点上升与斗琳规则，图7-4显示了不同浓度NaOH水溶液的沸点与相应压力下纯水的沸点之间的关系，可以看出，NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线是对角线，即水的沸点线。7.2.2蒸发设备的温差损失(1)溶液的沸点升高和扩散规则在浓度不太高的范围内，沸点线接近平行线集，因此可以合理地认为沸点升高与压力无关，可以采取大气压力值。只要在高浓度范围内，在两种不同的压力下溶液的沸点已知，在不同的压力下溶液的沸点就可以根据杜林规则计算。7.2.2蒸发设备的温差损失，(2)液体柱静压头和加热管的摩擦损失对溶液沸点的影响，根据液面以下L/2溶液的沸腾温度计算。平

6、均温度下液体的饱和压力：饮食中P级以上的二次蒸汽的压力(通常可以用冷凝器压力代替)，PA；l蒸发器内的液面高度，m .因此沸腾液体的平均温度为：液体柱静态压力引起的溶液温度升高：7.2.2蒸发设备的温差损失，在多效蒸发中，二次蒸汽流动到下一效果的过程中，为了克服管道阻力，降低压力，降低二次蒸汽的温度，产生的温差损失如下：整体温差损失，过程的传热温差(有效温差):注：对于单效蒸发，如果入口蒸汽(蒸汽生成)的温度和蒸发室的压力已知，是否包括在牙齿时间内？(3)蒸汽流动阻力引起的温差损失，7.2.2蒸发设备温差损失，(4)单效蒸发过程的计算型计算：给定的蒸发任务必须设计经济合理的蒸发器。已知：F、x

7、0、t0、X设计准则：P0，PK计算目的：根据可选蒸发器格式确定K，并计算所需加热面积A和加热蒸汽使用量D。工作型计算：已知蒸发器的结构和蒸发面积给定条件：A，K，x0，t0，X，P0，PK计算目的：计算蒸发器的处理能力F和加热蒸汽使用量D。或已知：A、F、x0、t0、X、P0、PK计算目的：计算蒸发器的K并计算D。7.2.2蒸发设备的温差损失，问题解决指南示例14-1短效蒸发器将10%(质量分数，脉动)的水溶液浓缩为30%，原料液流量为900千克/h，温度为30，蒸发室压力为4.910测试：(1)溶液的沸点和蒸气压下降引起的温差损失(2)加热蒸汽冷凝液从饱和温度中排出，并设定在忽略热损失和浓

8、缩热时完成上述蒸发任务所需的加热蒸汽温度。已知数据包括：蒸汽压力/Pa 10 . 13 104 4 . 91104 4 . 91104 2 . 94 104溶液的沸点/107 74.4纯水的沸点/100 80.9 68.7，7.3蒸发作业的经济性和工作方式，7.3.1加热蒸汽的经济性7.3事实上，由于热损失等原因，它是W/D 1。如何节约加热蒸汽的消耗量，提高生蒸汽的利用率？使用二次蒸汽的潜热；使用凝结水的显热。7.3.1加热蒸汽的经济性，7.3.1加热蒸汽的经济性，第一个效果：W1/D=1D=W1，1公斤蒸汽可以从第一效果生产1公斤的第二蒸汽，牙齿1公斤第二蒸汽(W1)，7.3.1加热蒸汽的

9、经济性cross flow or mixed feed:溶液和蒸汽在某些效果下一起流动，在某些效果下逆流。平行流(parallel flow or parallel feed):在每个效果中加入原料液的方法。3以效果为例说明：(1)平行流蒸汽流动方向： 123溶液流动方向： 123，7.3.2多效果蒸发，优点：A，由于以前的效果，B，t1 t2t3，缺点：溶液浓度，x3 x2x1，x，3 2 1；溶液温度，t1 t2t3，T，3 2 1。由于牙齿两个茄子因素，后者的粘度比之前的效果增加了一倍。k，最后的1，2效果特别严重，整个系统的蒸发能力下降。7.3.2多效果蒸发，(2)逆流蒸汽流动方向：1

10、23溶液流动方向：321，7.3.2多效果蒸发T1 t2t3，t，1 2 3。对x，T的影响大体上抵消了，各效应的K基本上不变。缺点：A，全效压后效高，因此P1 p2p3，材料液要从后效用全效用泵输送。b，各效应供给(最终效果除外)低于沸点，不发生自身蒸发，所需热量大。注意：逆流过程不适用于热感应材料。为什么？7.3.2多效蒸发(Multi-effect evaporation)，(3)横流蒸汽流：123，液体312，液体231，7.3.2多效蒸发(缺点：操作更复杂。、7.3.2多效果蒸发(Multi-effect evaporation)、(4，7.3.2多效果蒸发(Multi-effect

11、 evaporation)、7.3.3蒸发设备的生产能力、蒸发强度和效率，三效蒸发器中蒸发器的生产强度，7.3.3蒸发设备的生产能力，蒸发强度和效率限制，假设：A1=A2=A3=A，温差损失和浓缩热等，每个效果蒸发器的传热系数相同，K1=7.3.3蒸发设备的生产能力，蒸发强度和效率限制例如，提高加热蒸汽的温度或降低溶液的沸点(真空蒸发)。提高k。7.3.3蒸发设备的生产能力，蒸发强度和效率限制，真空蒸发：加热蒸汽的温度(及其压力)受锅炉额定压力限制，因此在很多情况下，为了减少溶液的沸点，需要真空蒸发。使用真空蒸发，不仅可以提高传热的温差，还可以防止热感应物质受损，工厂可以使用低温水蒸气作为热源。缺点：由于溶液沸点的减少，粘度增加，传热系数降低，为了维持真空操作，需要增加真空设备成本和一定金额的额定功率。提高K: U的另一个措施是提高K，K取决于蒸发器的结构、工作方式和溶液的物理性质。合理设计蒸发器结构，建立良好的溶液循环流动，及时去除加热室中未凝固的气体，经常去除污垢等，提高k。要合理选择效率，以最小化7.3.3蒸发设备的生产能力、蒸发强度和效率限制、(2)多效果蒸发效率限制、提高效率、降低设备的生产强度、改善加热蒸汽