蒸發(fā)器單效、多效蒸發(fā).ppt

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1、7蒸發(fā)7.1概述7.2單效蒸發(fā)7.3多效蒸發(fā)7.4蒸發(fā)設(shè)備7.1概述（1）蒸發(fā)操作的目的①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。②脫除溶劑，將溶液增溶至飽和狀態(tài)，隨后加以冷卻，析出固體產(chǎn)物，即采用蒸發(fā)，結(jié)晶的聯(lián)合操作以獲得固體溶質(zhì)。③除雜質(zhì)，獲得純凈的溶劑。（2）蒸發(fā)的流程7.1概述（3）加熱蒸汽和二次蒸汽蒸發(fā)需要不斷的供給熱能。工業(yè)上采用的熱源通常為水蒸氣，而蒸發(fā)的物料大多是水溶液，蒸發(fā)時產(chǎn)生的蒸汽也是水蒸氣。為了區(qū)別，將加熱的蒸汽稱為加熱蒸汽，而由溶液蒸發(fā)出來的蒸汽稱之為二次蒸汽。（4）分類①按蒸發(fā)操作空間的壓力可分為：常壓，加壓，或者減壓（真空）蒸發(fā)。②按二次蒸汽的利用情

2、況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。7.1概述（5）蒸發(fā)操作的特點①沸點升高蒸發(fā)的物料是溶有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液。由拉烏爾定律可知：在相同溫度下，其蒸汽壓純?nèi)軇┑臑榈?，因此，在相同的壓力下，溶液的沸點高于純?nèi)軇┑姆悬c。故當(dāng)加熱蒸汽溫一定時，蒸發(fā)溶液時的傳熱溫差就比蒸發(fā)純?nèi)軇r來得小，而溶液的濃度越大，這種影響就越顯著。②節(jié)約能源③物料的工藝特性本章的重點就是研究上述問題，同時還考慮從二次蒸汽中分離夾帶液沫的問題。7.2單效蒸發(fā)7.2.1單效蒸發(fā)的計算對于單效蒸發(fā)，在給定的生產(chǎn)任務(wù)和確定了操作條件以后，通常需要計算以下的這些內(nèi)容：①分的蒸發(fā)量；②?熱蒸汽消耗量；③發(fā)器的傳熱面積。要解決以上問

3、題，我們可應(yīng)用物料衡算方程，熱量衡算方程和傳熱速率方程來解決。7.2.1單效蒸發(fā)的計算（1）物料衡算溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進(jìn)入和離開蒸發(fā)器的量相等，即水分蒸發(fā)量：完成液的濃度：7.2.1單效蒸發(fā)的計算（2）熱量衡算對蒸發(fā)器作熱量衡算，當(dāng)加熱蒸汽在飽和溫度下排出時，式中——加熱蒸汽消耗量，kg/s；，——加料液與完成液的溫度，℃；，，——加料液，完成液和冷凝水的熱焓，kJ/kg；，——二次蒸汽和加熱蒸汽的熱焓，kJ/kg。式中熱損失可視具體條件來取加熱蒸汽放熱量（）的某一百分?jǐn)?shù)。（3）（4）（2）熱量衡算用以上兩個式子進(jìn)行計算時，必須預(yù)知溶液在一定

4、濃度和溫度下的焓。對于大多數(shù)物料的蒸發(fā)，可以不計溶液的濃縮熱，而由比熱求得其焓。習(xí)慣上取0℃為基準(zhǔn)，即0℃時的焓為零，則有代入前面的兩式得：（2）熱量衡算為了避免使用不同溶液濃度下的比熱，可以近似認(rèn)為溶液的比熱容和所含溶質(zhì)的濃度呈加和關(guān)系，即式中——水的比熱，kJ/kg；——溶質(zhì)的比熱，kJ/kg。（2）熱量衡算由式（3）或式（4）可得加熱蒸汽的消耗量為：①忽略濃縮熱時②濃縮熱且，（2）熱量衡算③沸點進(jìn)料，，并忽略熱損失和溶液濃度較低時，，則或式中稱為單位蒸汽消耗量，用來表示蒸汽利用的經(jīng)濟(jì)程度（或生蒸汽的利用率）。7.2.1單效蒸發(fā)的計算（3）蒸發(fā)器傳熱面積的計算由傳熱速率方程得

5、式中——蒸發(fā)器傳熱面積，m2；——傳熱量，w；——傳熱系數(shù)，w/m2·K；——平均傳熱溫差，K。（3）蒸發(fā)器傳熱面積的計算由于蒸發(fā)過程的蒸汽冷凝和溶液沸騰之間的恒溫差傳熱，，且蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，所以有7.2.1單效蒸發(fā)的計算（4）濃縮熱和溶液的焓濃圖如圖7-21為NaOH水溶液從0℃為基準(zhǔn)溫度的焓濃圖。7.2.2蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失蒸發(fā)器中的傳熱溫差等于，當(dāng)加熱蒸汽的溫度一定（如用47kkN/m2（絕壓）的水蒸氣作為加熱蒸汽，℃），若蒸發(fā)室的壓力為1atm而蒸發(fā)的又是水（其沸點℃）而不是溶液，此時的傳熱溫差最大，用表示：如果蒸發(fā)的是30%的NaOH水溶液，在常壓下其沸點是高于10

6、0℃。若其沸點℃，則有效傳熱溫差℃，比所減小的值，稱為傳熱溫度差損失，簡稱溫度差損失，用表示7.2.2蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失傳熱溫差損失溶液沸點有效傳熱溫差溫度差損失的原因：①溶液沸點的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇ㄋ┰谕粶囟认碌恼羝麎簽榈?，致使溶液的沸點比純?nèi)軇ㄋ└撸虎谡舭l(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過加熱管是產(chǎn)生的摩擦阻力，都導(dǎo)致溶液沸點的進(jìn)一步上升。7.2.2蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失（1）溶液的沸點升高和杜林規(guī)則在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)溶液的沸點與同壓強(qiáng)的下溶劑的沸點成線性關(guān)系：式中和代表某中種液體（或者溶液）在兩種不同壓力下的沸點，和代表溶劑在相應(yīng)壓力下的沸點。（1）

7、溶液的沸點升高和杜林規(guī)則如圖7-22為不同濃度NaOH水溶液的沸點與對應(yīng)壓強(qiáng)下純水的沸點的關(guān)系，由圖可以看出，當(dāng)NaOH水溶液濃度為零時，它的沸點線為一條對角線，即水的沸點線，其它濃度下溶液的沸點線大致為一組平行直線。（1）溶液的沸點升高和杜林規(guī)則由該圖可以看出：①濃度不太高的范圍內(nèi)，由于沸點線近似為一組平行直線，因此可以合理的認(rèn)為沸點的升高與壓強(qiáng)無關(guān)，而可取大氣壓下的數(shù)值；②濃度范圍只需要知的兩個不同壓強(qiáng)下溶液的沸點，則其他壓強(qiáng)下的溶液沸點可按杜林規(guī)則進(jìn)行計算。7.2.2蒸發(fā)設(shè)