第7章 蒸發(fā)01

1、1測試測試 炭鋼制造的套管換熱器，內管規(guī)格炭鋼制造的套管換熱器，內管規(guī)格89mm3.5mm，流，流量為量為2000 kgh-1的苯在內管中從的苯在內管中從80 冷卻到冷卻到50 ，冷卻水在，冷卻水在環(huán)隙從環(huán)隙從15 升到升到35 。苯的對流傳熱系數(shù)為。苯的對流傳熱系數(shù)為230 Wm-2K-1，水的對流傳熱系數(shù)為水的對流傳熱系數(shù)為290 Wm-2K-1 。忽略污垢熱阻，苯的比。忽略污垢熱阻，苯的比熱容熱容1.86 kJkg-1K-1，水的比熱容，水的比熱容4.178 kJkg-1K-1。試求試求：（：（1）冷卻水消耗量；）冷卻水消耗量； （2）并流和逆流操作時所需傳熱面積。）并流和逆流操作時所需

2、傳熱面積。37.1 概述概述1、蒸發(fā)概念、蒸發(fā)概念2、蒸發(fā)的應用（目的）、蒸發(fā)的應用（目的）黑液濃縮；制糖工業(yè)；淡水制備黑液濃縮；制糖工業(yè)；淡水制備3、必備條件、必備條件 （1）溶劑溶劑必須具有必須具有揮發(fā)性揮發(fā)性，溶質溶質卻是卻是不揮發(fā)不揮發(fā)的；的； （2）熱能熱能的不斷供給，的不斷供給，生成蒸汽生成蒸汽的不斷排除的不斷排除 蒸發(fā)操作是將溶液中揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性溶質分離的蒸發(fā)操作是將溶液中揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性溶質分離的過程，其過程，其實質實質是在間壁兩側分別進行蒸汽冷凝和液體沸是在間壁兩側分別進行蒸汽冷凝和液體沸騰的傳熱過程。騰的傳熱過程。第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)44 蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程蒸發(fā)器蒸

3、發(fā)器evaporator 的基本組成：的基本組成：加熱室；加熱室；蒸發(fā)室；蒸發(fā)室；冷凝裝置冷凝裝置。加熱室加熱室：相當于一個換熱器，由許多相當于一個換熱器，由許多加熱管組成，管外是加熱管組成，管外是加熱蒸汽加熱蒸汽，管內是溶，管內是溶液。溶液在這里被加熱至沸騰后，汽化，液。溶液在這里被加熱至沸騰后，汽化，形成形成二次蒸汽二次蒸汽。蒸發(fā)室蒸發(fā)室：汽化生成的二次蒸汽，在蒸汽化生成的二次蒸汽，在蒸發(fā)室上空的除沫器除去液沫以后，再送往發(fā)室上空的除沫器除去液沫以后，再送往冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。冷凝器被冷凝而除去，并收集二次蒸汽。冷凝裝置冷凝裝置：也是一個換熱器。也是一個換熱器。蒸發(fā)過程：蒸

4、發(fā)過程：用蒸汽來加熱沸騰溶液用蒸汽來加熱沸騰溶液的過程，其傳熱的平均溫度差為的過程，其傳熱的平均溫度差為？ 典型的單效典型的單效蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)55加熱蒸汽和二次蒸汽？加熱蒸汽和二次蒸汽？ 6蒸發(fā)分類蒸發(fā)分類常壓、加壓、常壓、加壓、減壓減壓； 單效蒸發(fā)、單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)7蒸發(fā)過程的特點蒸發(fā)過程的特點 沸點升高沸點升高 蒸發(fā)是對溶液進行濃縮的過程。根據(jù)拉烏爾定律：蒸發(fā)是對溶液進行濃縮的過程。根據(jù)拉烏爾定律：在相同溫度下在相同溫度下，溶液的蒸汽壓比純溶劑的蒸汽壓低。溶液的蒸汽壓比純溶劑的蒸汽壓低。 問：問：在相同的壓力下在相同的壓力下，溶液的沸點（溶液的沸點（高于高于

5、/低于？低于？）純溶劑的沸點）純溶劑的沸點。 能耗大：蒸發(fā)能耗大：蒸發(fā)1kg的溶劑約需的溶劑約需1.1kg左右的加熱蒸汽。左右的加熱蒸汽。 溫度溫度 蒸汽壓蒸汽壓 蒸汽壓蒸汽壓 沸點沸點 溶液溶液Pa小小Pa 大大 小小溶劑溶劑Pa 大大Pa 大大大大ttttt mt tTtsm 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)6 考慮物料的工藝特異性考慮物料的工藝特異性 即如何根據(jù)物料的某些特性和工藝要求，選擇適宜的即如何根據(jù)物料的某些特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)方法和設備蒸發(fā)方法和設備。例如。例如 易結垢或析出結晶，宜采用單效蒸發(fā)（？）；易結垢或析出結晶，宜采用單效蒸發(fā)（？）； 熱敏性物料蒸發(fā)時，宜采用減壓蒸發(fā)（？

6、）；熱敏性物料蒸發(fā)時，宜采用減壓蒸發(fā)（？）； 腐蝕性強的物料，宜采用耐腐蝕材料制成的蒸發(fā)器。腐蝕性強的物料，宜采用耐腐蝕材料制成的蒸發(fā)器。第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)7蒸發(fā)必備的條件？蒸發(fā)必備的條件？蒸發(fā)器的基本組成？蒸發(fā)器的基本組成？蒸發(fā)過程的傳熱溫度差？蒸發(fā)過程的傳熱溫度差？溶液沸點升高？溶液沸點升高？溶液中含有熱敏性物料，宜采用何種蒸發(fā)方式？溶液中含有熱敏性物料，宜采用何種蒸發(fā)方式？第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)87.2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)single evaporation 7.2.1 單效蒸發(fā)的計算單效蒸發(fā)的計算 單效蒸發(fā)的計算內容主要有：單效蒸發(fā)的計算內容主要有： 水分的蒸發(fā)量水分的蒸發(fā)量 加熱蒸汽的

7、消耗量加熱蒸汽的消耗量 蒸發(fā)器的傳熱面積蒸發(fā)器的傳熱面積 hkgW/,hkgD/,2,mA傳熱速率方程式傳熱速率方程式物料衡算物料衡算焓衡算焓衡算mtKAQ 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)91 物料衡算物料衡算求水分的蒸發(fā)量求水分的蒸發(fā)量 溶質在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)溶質在蒸發(fā)過程中不揮發(fā) 溶質衡算溶質衡算 （1） 總物料衡算總物料衡算 （2） 水分的蒸發(fā)量：水分的蒸發(fā)量： 完成液的濃度：完成液的濃度：hkgW/,xLxF 0WLF )1(0 xxFW WFFxx 0 二次蒸汽 W，T 料液 蒸發(fā)室 F,x0,t0 加熱室 完成液 L，x, t第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)102 焓衡算焓衡算求加熱蒸汽的消耗量求加熱蒸

8、汽的消耗量 hkgD/, 當加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排當加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排出時，由焓衡算：出時，由焓衡算：此式與（此式與（2）式聯(lián)立，化簡上式得：）式聯(lián)立，化簡上式得：式中的焓可由比熱求得：式中的焓可由比熱求得：取取0為基準，即：為基準，即：0時液體的焓為時液體的焓為0。lssQhDHWhLhFHD 0sslhHQhHWhhFD )()(0 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā) 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQlWLF （2） 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā)

9、 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQl 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā) 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hsQl11sslhHQhHWhhFD )()(0ctcthtctchTcTchsss 00000000* 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā) 室F, t0, h0,c0 D, Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L， t， h, c D, Ts ,hssslTcHQctHWtcctFD*

10、00)()( xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0)(),(*二二次次蒸蒸汽汽潛潛熱熱加加熱熱蒸蒸汽汽潛潛熱熱rctHRTcHss RQWrtcctFDl )(00水的比熱水的比熱水蒸汽的比熱水蒸汽的比熱？)/(187. 4*KkgkJc 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)12若為沸點進料，即：，并且忽略熱損失和比熱的差若為沸點進料，即：，并且忽略熱損失和比熱的差 別，則上式可簡化為：別，則上式可簡化為： 表示蒸發(fā)表示蒸發(fā)1kg水，約需水，約需1kg的加熱蒸汽，實際情況下的加熱蒸汽，實際情況下 或稍多?；蛏远唷?tt 00candc1 . 1 WDRQWrtcctFDl )(00RWrRc

11、tHWD )(RrWD 1 WD第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)133 傳熱速率方程傳熱速率方程求蒸發(fā)器傳熱面積求蒸發(fā)器傳熱面積mmtKQAtKAQ 二 次 蒸 汽 W ， T ， H 料 液 蒸 發(fā) 室F, t0, h0,c0 D , Ts ,Hs 加 熱 室 完 成 液 L ， t， h, c D , Ts ,hs)()()(tTKhHDtTKDRAssss tTtDRQsm 第七章蒸發(fā)第七章蒸發(fā)14選擇題：選擇題：1 1. 蒸發(fā)操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（蒸發(fā)操作中，從溶液中汽化出來的蒸汽，常稱為（ ）。）。 A. A. 生蒸汽生蒸汽 ； B. B. 二次蒸汽二次蒸汽 ； C. C. 額

12、外蒸汽額外蒸汽2. 2. 蒸發(fā)室內溶液的沸點（蒸發(fā)室內溶液的沸點（ ）二次蒸汽的溫度。）二次蒸汽的溫度。 A. A. 等于等于 ； B. B. 高于高于 ； C. C. 低于低于3. 3. 在蒸發(fā)操作中，若使溶液在（在蒸發(fā)操作中，若使溶液在（ ）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸）下沸騰蒸發(fā)，可降低溶液沸 點而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。點而增大蒸發(fā)器的有效溫度差。 A. A. 減壓減壓 ； B. B. 常壓常壓 ； C. C. 加壓加壓4. 4. 在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)在單效蒸發(fā)中，從溶液中蒸發(fā)1kg1kg水，通常都需要（水，通常都需要（ ）1kg1kg的的 加熱蒸汽。加熱蒸汽。 A. A. 等于；等

13、于； B. B. 小于；小于； C. C. 不少于不少于5. 5. 蒸發(fā)器的有效溫度差是指（蒸發(fā)器的有效溫度差是指（ ）。）。 A. A. 加熱蒸汽溫度與溶液的沸點之差；加熱蒸汽溫度與溶液的沸點之差； B. B. 加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差；加熱蒸汽與二次蒸汽溫度之差； C. C. 溫度差損失溫度差損失15例題例題1：P287已知：已知：NH4NO3水溶液，沸點進料（水溶液，沸點進料（ ），忽略濃縮熱和熱損失），忽略濃縮熱和熱損失求：求：D；A解：分析：解：分析：1000 tt)%(90%,68),(/588,/100214質質表表 xxmkNphkgF,/7 . 1, 0),(/6 .19,/1200222KkgkJCQmkNpKmWKBl 絕絕RctHWccFtRctHWtcctFD)()()()(000 )(tTKDRAs xcxccxcxccBB )1 (,)1 (*00*0作業(yè)作業(yè)P242：7-1第七章蒸發(fā)第七