第七章 蒸发蒸发.pptVIP

（1）设计型计算 已知生产任务：F、t0、w0、w 选择：T、p0、L（蒸发器形式）热损失（估计一般5%） 求：A、D、K 例7-2 P259 （2）操作型计算 第一类 已知：A、L、F、wo、to、T、po、热损失 求：w、W、D、t（试差） 第二类 已知：A、L、F、wo、to、po、热损失，必须达到w 求：T、D、W、t 第七章 蒸 发 一、概述 二、蒸发设备 三、蒸发操作的经济性和操作方式 四、单效蒸发计算 五、多效蒸发计算 一、概述 蒸发操作——含不挥发性溶质的溶液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸汽的操作。 1、目的：（1）溶液增浓 （2）脱除溶剂制固体 （3）脱除杂质制纯溶剂 2、蒸发操作的特点： （1）浓溶液在加热面易析出溶质生 成垢层，使传热条件恶化 。 （2）溶液的性质对蒸发器的结构设计提出特殊要求。 （3）溶剂汽化大量耗热，节能是重要问题。 溶剂S 溶质A（不挥发） 溶剂S 加热 若蒸发的热源为加热蒸汽，产生的仍是水蒸气（二次蒸汽），二者温位不同。蒸汽温位降低的原因为： 二次蒸汽温位 低于加热蒸汽 传热需要有温差Δt，汽化温度 必低于加热蒸汽温度； (2) 溶质的存在造成溶液的沸点升高。 二次蒸汽的利用体现了蒸发操作的经济性。 加热蒸汽的经济性 二、蒸发设备 蒸发器构造：加热室、流动或循环通道、气液分离空间 结构特点： 1.垂直短管型：自然对流 2.外加热式：循环速度快 3.强制循环式：强制对流—循环速度最快 （1）循环型蒸发器 a、α沸腾升高 b、单程汽化率降低，延缓结垢 。 提高循环速度u 1、蒸发器 垂直短管型（中央循环管） 外加热式 强制循环式 （2）单程型蒸发器：单程加热蒸发后物料达到指定浓度 降膜式 旋转刮板式 升膜式 单程蒸发特点：物料一次通过加热面，完成液及时得到冷却，受热时间大为缩短，适于热敏性物料。 升膜式蒸发器 降膜式蒸发器 ——可用于粘度较大的物料 旋转刮板式蒸发器 借外力强制物料成膜状流动，可适应高粘度、易结晶、易结垢的浓溶液的蒸发。结构复杂，制造要求高，有一定的消耗动力。 2、蒸发器的传热系数 内壁垢阻Ri Ri CaSO4、CaCO3随温度升高 溶解度下降； Mg(OH)2 多孔性导致αi下降 Ri 1.定期清理加热管； 2.加快循环速度(冲刷)； 加阻垢剂延缓垢层形成； 3.加少量晶种，使结晶在溶液主 体中而不在加热面上析出； 热阻 分析 管内沸腾 给热热阻 1/αi 1/αi：主要取决于管内气液流动状态； αi：环状流>翻腾流>塞状流>气泡流>雾流 应尽量扩大环状流动区域，使αi ↑ 3、蒸发辅助设备 （1）除沫器 ：除去二次蒸气中的夹带的液沫。 （2）冷凝器 二次蒸汽如不再利用，必须加以冷凝 (3) 疏水器 将冷凝水及时排除，防止加热蒸汽逃逸 除沫器 籍液滴运动惯性撞击金属物或壁面被捕集：浮网式 冷凝器及真空装置 一般使用混合式冷凝器，顶部冷水喷淋（直接接触式效果好），负压下操作，为使冷凝水排出，冷凝器底部连接一长管（大气腿）与大气相通。 二次蒸汽 疏水器 将冷凝水及时排除，防止加热蒸汽有排出管逃逸造成浪费；同时便于排除不凝性气体。 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 三、蒸发操作的经济性和多效蒸发 2、节能措施 （1）多效蒸发 第一效使用加热蒸汽，此后各效蒸发器均使用二次蒸汽。 1、加热蒸汽的经济性. P255 ：每 1 kg 加热蒸汽所能蒸发的水量 并流加料；逆流加料；平流加料 按照物料与二次蒸汽的流向组合可分为： 并流流程（三效） 前效压强较后效高，料液借助压差自动向后一效流动而无须泵送。末效负压操作，完成液温度低，能量利用合理，但需传热面积大。 逆流流程（三效） 料液与二次蒸汽逆向流动，料液必须泵送，各效传热条件相近。 平流流程（三效） 料液每效单独进出，对易结晶物料适用。 （3）二次蒸汽的再压缩 （4）冷凝水热量的利用 （2）额外蒸汽的引出 额外蒸汽引出 二次蒸汽移至其它加热设备内作为加热源加以利用。 二次蒸汽的再压缩（热泵蒸发） 经压缩后二次蒸汽的温度升高，可重新作加热剂使用， 适于缺水地区、船舶使用。但压缩机投资、维修费用大。 冷凝水热量的利用 对冷凝水减压，减压后的冷凝水因过热产生自蒸发现象， 汽化的蒸汽可与二次蒸汽一并进入后一效加热室。 ↑U Δt↑ 加热蒸汽温度升高； 溶液沸点下降 —真空蒸发； K↑ —蒸发器结构、操