化工原理蒸發(fā)ppt課件

1、1 (Evaporation)4.1 概述概述4.2 單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)4.4 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備4.5 蒸發(fā)過程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望蒸發(fā)過程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望化工原理化工原理24. 蒸發(fā)蒸發(fā)1、掌握內(nèi)容、掌握內(nèi)容 單效蒸發(fā)過程與計(jì)算，如蒸發(fā)水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積計(jì)算；單效蒸發(fā)過程與計(jì)算，如蒸發(fā)水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積計(jì)算；有并行溫差及各種溫度差損失的來由及計(jì)算。蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)有并行溫差及各種溫度差損失的來由及計(jì)算。蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度及其影響因素。度及其影響因素。2、熟悉內(nèi)容、熟悉內(nèi)容 真空蒸發(fā)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；多效蒸發(fā)的流程

2、及其計(jì)算要點(diǎn)；蒸發(fā)操作真空蒸發(fā)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；多效蒸發(fā)的流程及其計(jì)算要點(diǎn)；蒸發(fā)操作效數(shù)限制及蒸發(fā)過程的節(jié)能措施；效數(shù)限制及蒸發(fā)過程的節(jié)能措施；蒸發(fā)過程的強(qiáng)化。蒸發(fā)過程的強(qiáng)化。3、了解的內(nèi)容、了解的內(nèi)容 蒸發(fā)操作的特點(diǎn)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、蒸發(fā)操作的特點(diǎn)及其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用；各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。性能及應(yīng)用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。 34.1 概述概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用蒸發(fā)蒸發(fā)含有不揮發(fā)性溶液在沸騰條件下受熱，含有不揮發(fā)性溶液在沸騰條件下受熱，使部分溶劑汽化為蒸汽的操作。使部分溶劑汽化為蒸汽的操作

3、。蒸發(fā)操作的基本概念：蒸發(fā)操作的基本概念：加熱蒸汽加熱蒸汽(生蒸汽生蒸汽)、二次蒸汽、單效蒸發(fā)、二次蒸汽、單效蒸發(fā) 、多效、多效蒸發(fā)蒸發(fā) 、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)44.1 概述概述蒸發(fā)操作的工程目的蒸發(fā)操作的工程目的 獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。蒸發(fā)蒸發(fā)結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液 脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。（2）蒸發(fā)操作的特點(diǎn)）蒸發(fā)操作的特點(diǎn) 目的：物質(zhì)的分離目的：物質(zhì)的分離 實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。 特點(diǎn)：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。特點(diǎn)：含有不揮

4、發(fā)溶液的沸騰傳熱。54.1 概述概述濃溶液在沸騰汽化過程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成垢層，使?jié)馊芤涸诜序v汽化過程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成垢層，使K下降。下降。(要求：蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)防止或減少結(jié)垢，且加熱面易清洗。要求：蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)應(yīng)防止或減少結(jié)垢，且加熱面易清洗。)溶液的物性對蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)提出特殊要求。比如：溶液的物性對蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)提出特殊要求。比如：對熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。對熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。濃度增加濃度增加粘度大大增大，要求特殊結(jié)構(gòu)。粘度大大增大，要求特殊結(jié)構(gòu)。需大量汽化熱（如何節(jié)能？需大量汽化熱（如何節(jié)能？應(yīng)考慮的重要問題。應(yīng)考慮的重要問題。）對于

5、水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位對于水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位二次蒸汽的溫位二次蒸汽的溫位ttT06在指定在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高4.1 概述概述傳熱溫差傳熱溫差主要原因主要原因t經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能措施經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能措施經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性 每每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，W/D。 蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于二次蒸汽的利用。蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性很大程度上取決于二次蒸汽的利用。節(jié)能措施節(jié)能措施(1)多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)(2)額外蒸汽的引出額外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再壓縮二次蒸汽的再壓縮(4)冷凝水熱量利用冷凝水熱量利用7（3） 蒸發(fā)操作的分類蒸發(fā)操作

6、的分類多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。提高加熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。按二次蒸氣的利用情況分：單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)按二次蒸氣的利用情況分：單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。4.1 概述概述8按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)

7、備簡單，操作方便，可采用敞口設(shè)備，二次蒸汽可直接排放設(shè)備簡單，操作方便，可采用敞口設(shè)備，二次蒸汽可直接排放在大氣中，但會(huì)造成大氣污染，適用于臨時(shí)性或小批量的生產(chǎn)。在大氣中，但會(huì)造成大氣污染，適用于臨時(shí)性或小批量的生產(chǎn)。加壓蒸發(fā)加壓蒸發(fā)：可提高二次蒸汽的溫度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加熱可提高二次蒸汽的溫度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加熱蒸汽的壓力較高。蒸汽的壓力較高。 4.1 概述概述9優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 傳熱溫度差傳熱溫度差tm ；可利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱蒸汽可利用低壓蒸汽或廢汽作為加熱蒸汽 ；可防止熱敏性物料變質(zhì)或分解可防止熱敏性物料變質(zhì)或分解 ；沸點(diǎn)溫度低，減少熱損失。沸點(diǎn)溫度低，減

8、少熱損失。缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備減壓蒸發(fā)減壓蒸發(fā)：沸點(diǎn)低：沸點(diǎn)低適用于處理熱敏性物料。適用于處理熱敏性物料。4.1 概述概述10按操作過程是否連續(xù)分按操作過程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā) 間歇蒸發(fā)間歇蒸發(fā) :一次加料一次加料最終最終X1出料或連續(xù)加料出料或連續(xù)加料 維持液面，維持液面，X1一次出料。一次出料。 溶液濃度和沸點(diǎn)隨時(shí)間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多品溶液濃度和沸點(diǎn)隨時(shí)間改變，為不穩(wěn)定操作，適于小規(guī)模，多品種的場合。種的場合。連續(xù)蒸發(fā)連續(xù)蒸發(fā):穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過程。穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過程。4.

9、1 概述概述114.2 單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1 單效蒸發(fā)流程單效蒸發(fā)流程4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強(qiáng)度124.2.1 單效蒸發(fā)流程單效蒸發(fā)流程134.2.1 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容確定水的蒸發(fā)量確定水的蒸發(fā)量物料衡算物料衡算加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量熱量衡算熱量衡算蒸發(fā)器所需傳熱面積傳熱速率方程蒸發(fā)器所需傳熱面積傳熱速率方程1、蒸發(fā)水量的計(jì)算、蒸發(fā)水量的計(jì)算 因溶質(zhì)蒸發(fā)過程不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個(gè)定態(tài)過程，單位時(shí)間進(jìn)入和離因溶質(zhì)蒸發(fā)過程不揮發(fā)，

10、且蒸發(fā)過程是個(gè)定態(tài)過程，單位時(shí)間進(jìn)入和離開蒸發(fā)器的量相等，即開蒸發(fā)器的量相等，即144.2.1 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加熱蒸加熱蒸汽汽D, Ts, H二次蒸二次蒸汽汽W, T/,H/加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室110)(LxxWFFx)1 (10 xxFW水分蒸發(fā)量：水分蒸發(fā)量： WFFxx01完成液的濃度：完成液的濃度： 完成液完成液(F-W), x1, t1, cp0 , h0冷凝液冷凝液 D, Ts, hc154.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算LcQDhhWFHWFhDH10)(或

11、或101tchpLpQrWttFcrD)(1010LcQFhhWFHWhHDQ01)(000tchprHrH,取16若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則01tt D/W稱為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。稱為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。rrWDIf 不計(jì)熱損失，則不計(jì)熱損失，則rrWD1WDrr一般單效蒸發(fā)的能耗很大，是很不經(jīng)濟(jì)的。單效蒸發(fā)的能耗很大，是很不經(jīng)濟(jì)的。4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算173、傳熱面積的計(jì)算、傳熱面積的計(jì)算mQAKtchHDQ其中其中1tTtm4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)

12、計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）傳熱平均溫度差）傳熱平均溫度差18當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而，而t1=?cTt1 溫差損溫差損失失溶液沸點(diǎn)溶液沸點(diǎn)升量升量液柱靜液柱靜壓頭壓頭4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算管道阻力，取管道阻力，取119溫度差損失的原因溫度差損失的原因 ： 溶液沸點(diǎn)的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇┤芤悍悬c(diǎn)的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇?水水)在同一溫度下的在同一溫度下的蒸汽壓為低，致使溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇┱羝麎簽榈停率谷芤旱姆悬c(diǎn)比純?nèi)軇?水水)高；高； 蒸發(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)蒸發(fā)器中靜壓頭的影

13、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(diǎn)的進(jìn)一步上升。致溶液沸點(diǎn)的進(jìn)一步上升。溶液沸點(diǎn)升高溶液沸點(diǎn)升高常f4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算rTf22730162. 020常壓下溶液沸點(diǎn)升高常壓下溶液沸點(diǎn)升高常atmatmpp11 ,0000tt 不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點(diǎn)可通過實(shí)驗(yàn)測定。比如不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點(diǎn)可通過實(shí)驗(yàn)測定。比如NaOH水溶液水溶液的沸點(diǎn)。的沸點(diǎn)。4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算21 在文獻(xiàn)和手冊中，可查得常壓在文獻(xiàn)和手冊中，可查得常壓1(atm)下某些溶液在不同濃度時(shí)的沸點(diǎn)下某些溶液在不同濃度時(shí)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)，但是，在蒸發(fā)操作中

14、，蒸發(fā)室的數(shù)據(jù)，但是，在蒸發(fā)操作中，蒸發(fā)室的壓力往往不是高于就是低于常壓，計(jì)算壓力往往不是高于就是低于常壓，計(jì)算非常壓強(qiáng)溶液的沸點(diǎn)的方法很多，最常非常壓強(qiáng)溶液的沸點(diǎn)的方法很多，最常見的方法是按杜林規(guī)則計(jì)算。見的方法是按杜林規(guī)則計(jì)算。4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算22杜林杜林(Dubring)發(fā)現(xiàn)：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)與同壓強(qiáng)下溶劑發(fā)現(xiàn)：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)與同壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)成線性關(guān)系。或者說溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差的沸點(diǎn)成線性關(guān)系?；蛘哒f溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差( )與溶劑在與溶劑在相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差( )的比值為一常數(shù)。即：的

15、比值為一常數(shù)。即：0AAtt 0WWttKttttWWAA0000WWAAttKtt4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算23杜林杜林(Dubring)法則如右圖法則如右圖(1)在濃度不太高的范圍內(nèi)，可以認(rèn)在濃度不太高的范圍內(nèi)，可以認(rèn)為溶液的沸點(diǎn)升高與壓強(qiáng)無關(guān)，可為溶液的沸點(diǎn)升高與壓強(qiáng)無關(guān)，可取決大氣壓的數(shù)值。取決大氣壓的數(shù)值。(2)在高溶液范圍內(nèi)，只要已知兩個(gè)在高溶液范圍內(nèi)，只要已知兩個(gè)壓強(qiáng)溶液的沸點(diǎn)，則其它的壓強(qiáng)下壓強(qiáng)溶液的沸點(diǎn)，則其它的壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)可按水的沸點(diǎn)作線性內(nèi)溶液的沸點(diǎn)可按水的沸點(diǎn)作線性內(nèi)插插(外插外插)。4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算24液柱靜壓關(guān)液柱靜

16、壓關(guān) 蒸發(fā)操作須維持一定液位長加熱管蒸發(fā)操作須維持一定液位長加熱管液柱重量和溶液沿管內(nèi)流動(dòng)阻力損失液柱重量和溶液沿管內(nèi)流動(dòng)阻力損失溶液溶液p沿管長變化沿管長變化t沿管長變化沿管長變化 按液面下處按液面下處L/2溶液的沸騰溫度來計(jì)算，液體在平均溫度下的飽和壓力：溶液的沸騰溫度來計(jì)算，液體在平均溫度下的飽和壓力：ghppav21avPav所對應(yīng)所對應(yīng)的飽和蒸的飽和蒸汽溫度汽溫度P所對應(yīng)所對應(yīng)的飽和蒸的飽和蒸汽溫度汽溫度bavTT 4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算25結(jié)論：結(jié)論： ccTTt1)(1cmTTtTt4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算26（2）總傳熱系數(shù)）總傳熱系數(shù)

17、蒸蒸 發(fā)發(fā) 器器 的的 型型 式式總傳熱系數(shù)總傳熱系數(shù)K, W/(m2K)標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）600-3000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-6000懸筐式懸筐式600-3000外熱式（自然循環(huán)）外熱式（自然循環(huán)）1200-6000外熱式（強(qiáng)制循環(huán)）外熱式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-7000升膜式升膜式1200-6000降膜式降膜式1200-3500刮板式刮板式600-200022212112121111RddddRddKKm4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算27例例4-1解：（解：（1）水分蒸發(fā)量）水分蒸發(fā)量hkgxxFW/6 .158483. 01 . 0

18、120001104.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加熱蒸加熱蒸汽汽D, Ts, H二次蒸二次蒸汽汽W, T/,H/加加熱熱室室蒸發(fā)室蒸發(fā)室（2）加熱蒸汽消耗量）加熱蒸汽消耗量rQrWDLDrQL05. 0hkgrrWD/1800213795. 02304158695. 02813. 115861800WD4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）傳熱面積）傳熱面積確定溶液沸點(diǎn)確定溶液沸點(diǎn)絕壓為絕壓為51KPa下：下：2 .81cT絕壓為絕壓為101.3KPa下：下：100T由水的沸點(diǎn)由水的沸點(diǎn)100時(shí)時(shí)48.3%NaOH溶液得：溶

19、液得：140At2904100-140常因二次蒸汽的真空度為因二次蒸汽的真空度為51KPa，則，則87. 023042732 .810162. 02730162. 022rTf8 .344087. 0常fkPaghppav7210381. 915002150213av4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算30查附錄查附錄72KPa得水的沸點(diǎn)為得水的沸點(diǎn)為90.42 . 92 .814 .900 ttmb2 .12612 . 98 .342 .811 cTt1 2313 .362 .1265 .143150036001021371586mtTKDrtKQAm4.2.2 單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效

20、蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算311、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力 生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力4.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度1tTAKQ2、生產(chǎn)強(qiáng)度、生產(chǎn)強(qiáng)度 單位時(shí)間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量單位時(shí)間單位傳熱面積上蒸發(fā)的水量 將蒸發(fā)裝置（包括冷凝器、泵等輔助設(shè)備）的總投資折算成單位傳熱面將蒸發(fā)裝置（包括冷凝器、泵等輔助設(shè)備）的總投資折算成單位傳熱面積的設(shè)備費(fèi)表示。積的設(shè)備費(fèi)表示。生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)強(qiáng)度AWU 32設(shè)設(shè)Q損損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tbWrttFcQp)(010mtKrArQAWU14.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力

21、和生產(chǎn)強(qiáng)度333、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施1、加大傳熱溫差、加大傳熱溫差真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)T受鍋爐額定壓強(qiáng)限制受鍋爐額定壓強(qiáng)限制1t真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)將二次蒸汽引入冷器冷凝將二次蒸汽引入冷器冷凝1tTtm一般須用真空泵不斷將不凝性氣一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。體抽除。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：Ut1) 1 (2)適用于熱敏性物料適用于熱敏性物料(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：Kt1) 1 (動(dòng)力費(fèi)設(shè)備費(fèi)，)2(4.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度342、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器

22、，使合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循循提高提高(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體(3)經(jīng)常清除垢層等經(jīng)常清除垢層等4.2.3 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度354.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 通常將每通常將每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量(W/D)稱為蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。稱為蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。 W/D增加增加加熱蒸汽的利用率增大。加熱蒸汽的利用率增大。 作為工程技術(shù)人員，必須設(shè)法盡量節(jié)省加熱蒸汽的消耗量，以提高加作為工程技術(shù)人員，必須設(shè)法盡量節(jié)省加熱蒸汽的消耗量，以提高加熱蒸汽的消耗量，以提高加熱蒸汽的利用率，那么采用什么措施才能過到此熱蒸汽的消耗量，以

23、提高加熱蒸汽的利用率，那么采用什么措施才能過到此目的呢？目的呢？(1)利用二次蒸汽的潛熱利用二次蒸汽的潛熱(最普通的方法是多效蒸發(fā)最普通的方法是多效蒸發(fā))(2)利用冷凝水的顯熱利用冷凝水的顯熱(如預(yù)熱原料液如預(yù)熱原料液)1、多效蒸發(fā)、多效蒸發(fā) 特點(diǎn)：二次蒸發(fā)的溫位特點(diǎn)：二次蒸發(fā)的溫位加熱蒸汽的溫位，操作壓強(qiáng)加熱蒸汽的溫位，操作壓強(qiáng)P后后p2p3，料液流動(dòng)須泵輸送。，料液流動(dòng)須泵輸送。 各效進(jìn)料（末效除外）都較沸點(diǎn)低，自蒸發(fā)不會(huì)發(fā)生，所需要熱各效進(jìn)料（末效除外）都較沸點(diǎn)低，自蒸發(fā)不會(huì)發(fā)生，所需要熱量大。量大。 4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)38（3）平流加料）平流加料 二次蒸汽多次被利用，料液每效單二

24、次蒸汽多次被利用，料液每效單獨(dú)進(jìn)出，適合易結(jié)晶物料。獨(dú)進(jìn)出，適合易結(jié)晶物料。優(yōu)點(diǎn)：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量優(yōu)點(diǎn)：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量W分配各效，分配各效，但僅有第一效使用加熱蒸汽但僅有第一效使用加熱蒸汽W/D大大大大增加。增加。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)392、額外蒸汽的引出、額外蒸汽的引出 將有二次蒸汽移作它用（如將有二次蒸汽移作它用（如用作預(yù)熱料液）用作預(yù)熱料液）能耗大大降低。能耗大大降低。 對于多效蒸發(fā)，末效多處于對于多效蒸發(fā)，末效多處于負(fù)壓，二次蒸汽溫位太低，難以負(fù)壓，二次蒸汽溫位太低，難以再利用，可在前幾效引出。再利用，可在前幾效引出。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)40說明：在相同說明：在相同W下，某效

25、引出下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽 ，if ，額外蒸汽引出并無經(jīng)濟(jì)效益；而實(shí)際上，額外蒸汽引出并無經(jīng)濟(jì)效益；而實(shí)際上， 在相同在相同W下，經(jīng)下，經(jīng)濟(jì)性好，濟(jì)性好， ，但是整個(gè)生產(chǎn)蒸汽利用率，但是整個(gè)生產(chǎn)蒸汽利用率 ，因此，只要，因此，只要Ei能被它能被它用，用， ，加熱蒸汽利用率，加熱蒸汽利用率 ，但是太后效引出的二次蒸汽沒有用，因，但是太后效引出的二次蒸汽沒有用，因?yàn)闉?，用途有限。，用途有限。DDEiDEiDDWDWDiTpii3、二次蒸汽的再壓縮、二次蒸汽的再壓縮特點(diǎn)特點(diǎn)：二次蒸汽絕熱壓縮：二次蒸汽絕熱壓縮t升高升高再次作加熱劑用再次作加熱劑用

26、須一定量的壓縮功。須一定量的壓縮功。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)41壓縮方法壓縮方法機(jī)械壓縮（軸流式離心式壓縮機(jī)），如下圖機(jī)械壓縮（軸流式離心式壓縮機(jī)），如下圖蒸汽動(dòng)力壓縮（蒸汽噴射泵），如下圖蒸汽動(dòng)力壓縮（蒸汽噴射泵），如下圖4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)42說明：說明：妥善設(shè)計(jì)蒸汽再壓縮，能量利用可勝過妥善設(shè)計(jì)蒸汽再壓縮，能量利用可勝過35效的多效蒸發(fā)。效的多效蒸發(fā)。經(jīng)濟(jì)效益上升經(jīng)濟(jì)效益上升壓縮比不能太大壓縮比不能太大tTA 所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。情況。壓縮機(jī)的投資較大，且需維護(hù)保養(yǎng)。壓縮機(jī)的投資較大，且需維護(hù)保養(yǎng)。4、冷凝水熱量的利用、冷凝水

27、熱量的利用（1）熱冷凝水可預(yù)熱料液）熱冷凝水可預(yù)熱料液（2）冷凝水減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸）冷凝水減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸汽一起進(jìn)入后一效。汽一起進(jìn)入后一效。4.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)43 多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性好，減少加熱蒸汽消耗量，但多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性好，減少加熱蒸汽消耗量，但是多效蒸發(fā)是以犧牲設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際情況，效是多效蒸發(fā)是以犧牲設(shè)備生產(chǎn)強(qiáng)度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際情況，效數(shù)增加數(shù)增加W/D并非成倍增加（見下表），而設(shè)備費(fèi)成倍增加，所以優(yōu)化。并非成倍增加（見下表），而設(shè)備費(fèi)成倍增加，所以優(yōu)化。UQ矛盾矛盾4.3 多

28、效蒸發(fā)多效蒸發(fā)444.3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)效數(shù)效數(shù)單效單效雙效雙效三效三效四效四效五效五效（D/W）min的理的理論值論值10.50.330.250.2（D/W）min的實(shí)的實(shí)測值測值1.10.570.40.30.27是不是效數(shù)越多越是不是效數(shù)越多越好好? ?454.4 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器4.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型4.4.3 蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械 464.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)：加熱室、流動(dòng)（或循環(huán)）通道、汽液分離空間。結(jié)構(gòu)：加熱室、流動(dòng)（或循環(huán)）通道、汽液分離空間。按照溶液在加熱室中的運(yùn)動(dòng)的情況，可將蒸發(fā)器分為循環(huán)型和單程型（不按

29、照溶液在加熱室中的運(yùn)動(dòng)的情況，可將蒸發(fā)器分為循環(huán)型和單程型（不循環(huán)）兩類。循環(huán)）兩類。1、循環(huán)型蒸發(fā)器、循環(huán)型蒸發(fā)器 特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，因而可以提高傳熱效果。由于引起特點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，因而可以提高傳熱效果。由于引起循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類。循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類。 自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。 強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。47（1）垂直短管式（垂直短管式（又稱為中央循環(huán)管式），又稱為中央循環(huán)管式），也稱

30、為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器也稱為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器除沫器特點(diǎn)：特點(diǎn)：蒸汽走殼程，溶液走管程，蒸汽走殼程，溶液走管程，d中中d管管，A中中=(40100)%A橫總橫總細(xì)管中單位體積細(xì)管中單位體積A大，含汽率高大，含汽率高中央循環(huán)管單位體積中央循環(huán)管單位體積A小，含汽率低小，含汽率低有組織循環(huán)有組織循環(huán)中管4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器48（2）外加熱式外加熱式特點(diǎn)：特點(diǎn)：加熱管長，給熱系數(shù)增大加熱管長，給熱系數(shù)增大循環(huán)管不再受熱，密度差大循環(huán)管不再受熱，密度差大強(qiáng)化循環(huán)強(qiáng)化循環(huán)加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器49（3）

31、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室加熱室蒸發(fā)室蒸發(fā)室4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器502、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料） 物料一次通過加熱面即可完成濃縮要求，離開加物料一次通過加熱面即可完成濃縮要求，離開加熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。（1）升膜式升膜式 原理：熱的料液自蒸發(fā)器底部進(jìn)入加熱管內(nèi)迅速氣原理：熱的料液自蒸發(fā)器底部進(jìn)入加熱管內(nèi)迅速氣化，在蒸氣的帶動(dòng)下，溶液沿管壁呈膜狀迅速上升，化，在蒸氣的帶動(dòng)下，溶液沿管壁呈膜狀迅速上升，并繼續(xù)蒸發(fā)，當(dāng)?shù)竭_(dá)分離室和二次蒸氣分離后即可得并繼續(xù)蒸發(fā)，當(dāng)?shù)竭_(dá)分離室和二次蒸氣分離后即可得到完成液。到完成液。 不適宜粘度

32、不適宜粘度50mPa.s，易結(jié)晶，易結(jié)晶，結(jié)垢料液。結(jié)垢料液。4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器51（2）降膜式降膜式 其結(jié)構(gòu)原理與升膜式類似。區(qū)別在于：料液在其結(jié)構(gòu)原理與升膜式類似。區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝有液體分布器，以使液體成膜；對濃度較高，粘度有液體分布器，以使液體成膜；對濃度較高，粘度較大溶液也適用；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。適宜粘度較大溶液也適用；結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。適宜粘度50450mPa.s。不易結(jié)晶的料液。不易結(jié)晶的料液。降膜式液體分布降膜式液體分布4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器52（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器為高粘度溶液

33、的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)間隙式刮板、轉(zhuǎn)子式刮板間隙式刮板、轉(zhuǎn)子式刮板主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，加熱面積不大，且需消耗一定動(dòng)力。加熱面積不大，且需消耗一定動(dòng)力。4.4.1 蒸發(fā)器蒸發(fā)器534.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：選型時(shí)，一般考慮以下原則：z溶液的粘度：蒸發(fā)過程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重要的因素溶液的粘度：蒸發(fā)過程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重要的因素。z高粘度的溶液應(yīng)選用對其適應(yīng)性好的蒸發(fā)器，如強(qiáng)制循環(huán)型、降膜式、刮高粘度的溶液應(yīng)選用對其

34、適應(yīng)性好的蒸發(fā)器，如強(qiáng)制循環(huán)型、降膜式、刮板攪拌薄膜式等；板攪拌薄膜式等；z溶液的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性差的物料，應(yīng)選用滯料量少，停留時(shí)間短的溶液的熱穩(wěn)定性：熱穩(wěn)定性差的物料，應(yīng)選用滯料量少，停留時(shí)間短的蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器，如各種膜式蒸發(fā)器544.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型z有晶體析出的溶液：選用溶液流動(dòng)速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在加熱管有晶體析出的溶液：選用溶液流動(dòng)速度大的蒸發(fā)器，以使晶體在加熱管內(nèi)停留時(shí)間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器內(nèi)停留時(shí)間短，不易堵塞加熱管，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器z易發(fā)泡的溶液：泡沫的產(chǎn)生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應(yīng)選用溶易發(fā)泡的溶液

35、：泡沫的產(chǎn)生，不僅損失物料，而且污染蒸發(fā)器，應(yīng)選用溶液湍動(dòng)程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)式、升液湍動(dòng)程度劇烈的蒸發(fā)器，以抑制或破碎泡沫，如外熱式、強(qiáng)制循環(huán)式、升膜式等；條件允許時(shí)，也可將分離室加大膜式等；條件允許時(shí)，也可將分離室加大554.4.2 蒸發(fā)器的選型蒸發(fā)器的選型有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管采用特殊材質(zhì)制成，或內(nèi)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒燃燒蒸發(fā)器。耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒燃燒蒸發(fā)器。易結(jié)垢的溶液：蒸發(fā)器使用一段時(shí)間后，就會(huì)有污垢產(chǎn)生，垢層的導(dǎo)熱系易結(jié)垢的

36、溶液：蒸發(fā)器使用一段時(shí)間后，就會(huì)有污垢產(chǎn)生，垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應(yīng)選用便于清洗和溶液循環(huán)速度大的增大器，數(shù)小，從而使傳熱速率下降。應(yīng)選用便于清洗和溶液循環(huán)速度大的增大器，如懸筐式、強(qiáng)制循環(huán)式、浸沒燃燒式等。如懸筐式、強(qiáng)制循環(huán)式、浸沒燃燒式等。z溶液的處理量：溶液的處理量也是選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。處理量小的，選溶液的處理量：溶液的處理量也是選型時(shí)應(yīng)考慮的因素。處理量小的，選用尺寸較大的單效蒸發(fā)，處理量大的，選用尺寸適宜的多效蒸發(fā)。用尺寸較大的單效蒸發(fā)，處理量大的，選用尺寸適宜的多效蒸發(fā)。常見蒸發(fā)器的性能見教材常見蒸發(fā)器的性能見教材231頁表頁表4-3。564.4.3 蒸發(fā)裝置的輔

37、助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械 蒸發(fā)輔助設(shè)備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。蒸發(fā)輔助設(shè)備有除沫器、冷凝器、輸水器、真空泵等。1、除沫器（汽液分離器）、除沫器（汽液分離器） 籍液滴運(yùn)動(dòng)的慣性撞擊金屬物或壁面而被捕獲集，盡可能完全分離二次籍液滴運(yùn)動(dòng)的慣性撞擊金屬物或壁面而被捕獲集，盡可能完全分離二次蒸汽夾帶許多液沫。蒸汽夾帶許多液沫。 絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。 57除沫器除沫器 絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。 4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械582、冷凝器、冷凝器 因?yàn)槎握羝酁樗羝?，所以一般情況下

38、因?yàn)槎握羝酁樗羝砸话闱闆r下以使用混合式冷凝器居多。以使用混合式冷凝器居多。 逆流高位混合式冷逆流高位混合式冷凝器（常負(fù)壓操作）凝器（常負(fù)壓操作）大氣腿大氣腿真空泵：抽不凝性真空泵：抽不凝性氣體氣體4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械593、真空裝置、真空裝置 當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負(fù)壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，真空裝置。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負(fù)壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及

39、冷卻水中溶解的不凝性氣而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的不凝性氣體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)操作的真空度。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式操作的真空度。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式真空泵等。真空泵等。4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械604、疏水器、疏水器作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排出加熱室外。出加熱室外。形式：形式：(1) 熱動(dòng)力式熱動(dòng)力式(2) 鐘形浮子式鐘形浮子式(3) 脈沖式脈沖式1-冷凝水入口；2-冷凝水出口；3-排出管；4-背壓室；5-濾網(wǎng)；6-閥片 4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械61(1) 熱動(dòng)力式熱動(dòng)力式(2) 鐘形浮子式鐘形浮子式4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械62(3) 脈沖式脈沖式4.4.3 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械63（1） 研制開發(fā)新型高效蒸發(fā)器研制開發(fā)新型高效蒸發(fā)器這方面工