第五章 蒸 發(fā)

1、第五章第五章 蒸蒸 發(fā)發(fā)5-1 蒸發(fā)過程概述蒸發(fā)過程概述 一、蒸發(fā)過程概述一、蒸發(fā)過程概述1蒸發(fā)的蒸發(fā)的概念概念 將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱沸騰，使其中的將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱沸騰，使其中的揮發(fā)揮發(fā)性溶劑性溶劑部分汽化從而將溶液部分汽化從而將溶液濃縮濃縮的過程稱為蒸發(fā)。的過程稱為蒸發(fā)。 分離的基礎分離的基礎：溶質(zhì)與溶劑的揮發(fā)性不同。：溶質(zhì)與溶劑的揮發(fā)性不同。 蒸發(fā)操作廣泛應用于化工、輕工、制藥、食品等許蒸發(fā)操作廣泛應用于化工、輕工、制藥、食品等許多工業(yè)中。多工業(yè)中。2蒸發(fā)操作的蒸發(fā)操作的目的目的（1）稀溶液的增濃稀溶液的增濃直接制取液體產(chǎn)品，或者將濃縮的溶液直接制取液體產(chǎn)品，或者將濃縮的溶

2、液再經(jīng)進一步處理（如冷卻結晶）制取固體產(chǎn)品（蔗糖水溶再經(jīng)進一步處理（如冷卻結晶）制取固體產(chǎn)品（蔗糖水溶液的濃縮以及各種果汁、牛奶的濃縮等）；液的濃縮以及各種果汁、牛奶的濃縮等）；（2）純凈溶劑純凈溶劑的制?。êＫ舭l(fā)脫鹽制取淡水）。的制?。êＫ舭l(fā)脫鹽制取淡水）。（3）同時制備濃溶液和回收溶劑（中藥生產(chǎn)中酒精浸出液）同時制備濃溶液和回收溶劑（中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)）。的蒸發(fā)）。 工業(yè)上被蒸發(fā)的溶液多為工業(yè)上被蒸發(fā)的溶液多為水溶液水溶液，本章的討論僅，本章的討論僅限于水溶液的蒸發(fā)。限于水溶液的蒸發(fā)。 原則上，水溶液蒸發(fā)的基本原理和設備對其它液原則上，水溶液蒸發(fā)的基本原理和設備對其它液體的蒸發(fā)

3、也是適用的。體的蒸發(fā)也是適用的。3蒸發(fā)流程蒸發(fā)流程 當液體受熱時，靠近加熱面的分子不斷地獲得動能。當一當液體受熱時，靠近加熱面的分子不斷地獲得動能。當一些分子的動能大于液體分子之間的引力時，這些分子便會些分子的動能大于液體分子之間的引力時，這些分子便會從液體表面逸出而成為自由分子，即從液體表面逸出而成為自由分子，即分子的汽化分子的汽化（分子運分子運動學說動學說）。）。 溶液的蒸發(fā)需要不斷地向溶液溶液的蒸發(fā)需要不斷地向溶液提供熱能提供熱能，以維持分子的連，以維持分子的連續(xù)汽化；液面上方的蒸汽必須及時移除，否則蒸汽與溶液續(xù)汽化；液面上方的蒸汽必須及時移除，否則蒸汽與溶液將逐漸趨于平衡，汽化將不能連

4、續(xù)進行。將逐漸趨于平衡，汽化將不能連續(xù)進行。 主體設備主體設備蒸發(fā)器蒸發(fā)器 由由加熱室加熱室和和分離分離室室兩部分組成。兩部分組成。料液料液加熱介質(zhì)（飽加熱介質(zhì)（飽和水蒸汽）和水蒸汽） 完成液完成液分離室分離室蒸汽蒸汽生蒸汽或新鮮蒸汽生蒸汽或新鮮蒸汽加熱蒸汽。加熱蒸汽。二次蒸汽二次蒸汽溶液蒸出的蒸汽。溶液蒸出的蒸汽。對于沸點較高的溶液的蒸發(fā)，可采用對于沸點較高的溶液的蒸發(fā)，可采用高溫載熱體如導熱油、融鹽等作為加熱高溫載熱體如導熱油、融鹽等作為加熱介質(zhì)，也可以采用煙道氣直接加熱。介質(zhì)，也可以采用煙道氣直接加熱。4蒸發(fā)過程的分類蒸發(fā)過程的分類（1）常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)和和減壓蒸發(fā)減

5、壓蒸發(fā) 熱敏性料液熱敏性料液（抗生素溶液、果汁等的蒸發(fā)等）（抗生素溶液、果汁等的蒸發(fā)等）為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需在為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需在減壓條件下減壓條件下進行。進行。 減壓蒸發(fā)的減壓蒸發(fā)的優(yōu)點優(yōu)點：1）溶液沸點低，可）溶液沸點低，可防止熱敏性物料的變性或分解；防止熱敏性物料的變性或分解；2）可以利用低壓蒸汽或廢熱蒸汽作為加熱蒸汽；）可以利用低壓蒸汽或廢熱蒸汽作為加熱蒸汽；3）溶液）溶液沸點降低沸點降低，在加熱蒸汽溫度一定的條件下，蒸，在加熱蒸汽溫度一定的條件下，蒸發(fā)器傳熱的平均溫度差增大，傳熱面積減??；發(fā)器傳熱的平均溫度差增大，傳熱面積減?。?4）由于溫度低，系統(tǒng)的熱損失小。）由于溫度低，系統(tǒng)的熱損

6、失小。 減壓蒸發(fā)的減壓蒸發(fā)的缺點缺點：1）由于沸點降低，溶液的）由于沸點降低，溶液的粘度增大粘度增大，使蒸發(fā)的傳熱，使蒸發(fā)的傳熱系數(shù)減小。系數(shù)減小。2）減壓蒸發(fā)時，造成真空需要）減壓蒸發(fā)時，造成真空需要增加設備和動力增加設備和動力。（2）單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)與與多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 根據(jù)二次蒸汽是否用作另一蒸發(fā)器的加熱蒸汽。根據(jù)二次蒸汽是否用作另一蒸發(fā)器的加熱蒸汽。 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)將二次蒸汽直接冷凝而不再利用其冷凝熱。將二次蒸汽直接冷凝而不再利用其冷凝熱。 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)將二次蒸汽引至下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，將二次蒸汽引至下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，將多個蒸發(fā)器串聯(lián)，使加熱蒸汽多次利用。將多個蒸發(fā)器串

7、聯(lián)，使加熱蒸汽多次利用。 額外蒸汽額外蒸汽多效蒸發(fā)中，將某一效的二次蒸汽引出一部多效蒸發(fā)中，將某一效的二次蒸汽引出一部分用作其他加熱目的的蒸汽（這一部分蒸汽不再引入下一分用作其他加熱目的的蒸汽（這一部分蒸汽不再引入下一效）效）（3）間歇蒸發(fā)間歇蒸發(fā)與與連續(xù)蒸發(fā)連續(xù)蒸發(fā) 根據(jù)蒸發(fā)的根據(jù)蒸發(fā)的過程模式過程模式。 間歇蒸發(fā)間歇蒸發(fā)分批進料或出料分批進料或出料的蒸發(fā)操作；非穩(wěn)態(tài)的蒸發(fā)操作；非穩(wěn)態(tài)操作；適合于操作；適合于小規(guī)模多品種小規(guī)模多品種的場合。的場合。 連續(xù)蒸發(fā)適合于連續(xù)蒸發(fā)適合于大規(guī)模大規(guī)模的生產(chǎn)過程。的生產(chǎn)過程。 5蒸發(fā)操作的蒸發(fā)操作的特點特點 蒸發(fā)：蒸汽冷凝蒸發(fā)：蒸汽冷凝溶液沸騰；溶液沸騰

8、；熱量傳遞過程熱量傳遞過程，傳傳熱速率熱速率是蒸發(fā)過程的控制因素；蒸發(fā)所用的設備屬是蒸發(fā)過程的控制因素；蒸發(fā)所用的設備屬于于熱交換設備熱交換設備。 與一般的傳熱過程比較，蒸發(fā)過程具有自身的特點。與一般的傳熱過程比較，蒸發(fā)過程具有自身的特點。（1）傳熱性質(zhì)傳熱性質(zhì) 蒸汽冷凝蒸汽冷凝溶液沸騰；溶液沸騰； 壁面兩側均為壁面兩側均為有相變恒溫傳熱有相變恒溫傳熱。（2）溶液沸點的改變?nèi)芤悍悬c的改變 溶液濃度增高，沸點亦增高。溶液濃度增高，沸點亦增高。（3）溶液性質(zhì)溶液性質(zhì) 晶體析出、結垢、生泡沫，高溫分解或聚合；晶體析出、結垢、生泡沫，高溫分解或聚合； 粘度增大，腐蝕性增強。粘度增大，腐蝕性增強。（4）

9、泡沫夾帶泡沫夾帶 損失物料，污染冷凝設備；損失物料，污染冷凝設備； 冷凝前需去除泡沫。冷凝前需去除泡沫。（5）能源利用能源利用 二次蒸汽的潛熱利用。二次蒸汽的潛熱利用。 ！蒸發(fā)器的結構必須有別于一般換熱器！蒸發(fā)器的結構必須有別于一般換熱器。5-2 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā) 一一. 溶液的沸點和溫度差損失溶液的沸點和溫度差損失1. 溶液的沸點溶液的沸點 蒸氣壓下降蒸氣壓下降-溶液中含有溶液中含有不揮不揮發(fā)的溶質(zhì)發(fā)的溶質(zhì)，在相同條件下，其，在相同條件下，其蒸氣壓比純水的低；蒸氣壓比純水的低； 沸點升高沸點升高-溶液的沸點比純?nèi)芤旱姆悬c比純水的高水的高，兩者之差稱為因溶液，兩者之差稱為因溶液蒸氣壓下降而引起

10、的沸點升高。蒸氣壓下降而引起的沸點升高。 沸點升高現(xiàn)象對蒸發(fā)操作的有沸點升高現(xiàn)象對蒸發(fā)操作的有效溫度差效溫度差不利不利。2. 溫度差損失溫度差損失1）因溶液蒸氣壓下降而引起的溫度差損失因溶液蒸氣壓下降而引起的溫度差損失 溶液沸點升高主要與溶液類別、組成及操作壓強有關，一溶液沸點升高主要與溶液類別、組成及操作壓強有關，一般由實驗測定。般由實驗測定。 估算公式：估算公式： =f a a-常壓下由于溶液蒸氣壓下降而引起的沸點升高常壓下由于溶液蒸氣壓下降而引起的沸點升高 f-校正系數(shù)，量綱為校正系數(shù)，量綱為1。f=r0.0162(T+273)2經(jīng)驗計算公式經(jīng)驗計算公式 杜林規(guī)則杜林規(guī)則：溶液的沸：溶液

11、的沸點和相同壓強下溶劑點和相同壓強下溶劑沸點間呈線性關系。沸點間呈線性關系。 杜林直線杜林直線: t=ktw+btAtAtwtwNM 不同組成的杜林直線不不同組成的杜林直線不平行，平行，k, b都是溶液的都是溶液的質(zhì)量分數(shù)質(zhì)量分數(shù)x組成的函數(shù)。組成的函數(shù)。2）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強而引起的溫度差損失）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強而引起的溫度差損失 加熱管內(nèi)積有一定高度的液層，液層內(nèi)壓強大于液體表面加熱管內(nèi)積有一定高度的液層，液層內(nèi)壓強大于液體表面壓強，因此壓強，因此液層內(nèi)溶液的沸點高于液面的沸點液層內(nèi)溶液的沸點高于液面的沸點。 液層內(nèi)部沸點與表面沸點之差即為液柱靜壓強引起的溫度液層內(nèi)部沸點與表面沸點之差

12、即為液柱靜壓強引起的溫度差損失差損失。 通常以液層中部的平均壓強通常以液層中部的平均壓強pm及相應的沸點及相應的沸點tAm為準，中為準，中部的壓強為部的壓強為pm=p+ gl/2，以，以pm查出純水沸點查出純水沸點tpm。 =tpm-tppL3）由于管路流動阻力而引起的溫度差損失）由于管路流動阻力而引起的溫度差損失 因管道流動阻力使二次蒸汽的壓強稍有降低，溫度也因管道流動阻力使二次蒸汽的壓強稍有降低，溫度也相應下降，一般約降相應下降，一般約降1oC。這種損失即為因管路流動阻。這種損失即為因管路流動阻力而引起的溫度差損失力而引起的溫度差損失。 一般取效間二次蒸汽溫度下降一般取效間二次蒸汽溫度下降

13、1oC，末效或單效蒸，末效或單效蒸發(fā)器至冷凝器間下降發(fā)器至冷凝器間下降11.5oC。 蒸發(fā)器的溫差損失蒸發(fā)器的溫差損失: = += t- T 總溫差：總溫差： tr=T- T 有效溫差：有效溫差： t =T-t 溶液的沸點：溶液的沸點：t=T+ 在蒸發(fā)計算中，溶液的沸點是基本數(shù)在蒸發(fā)計算中，溶液的沸點是基本數(shù)據(jù)。據(jù)。 若溫度差損失很大時，沸點就很高，若溫度差損失很大時，沸點就很高，因而必須相應地提高加熱蒸汽的壓強，因而必須相應地提高加熱蒸汽的壓強，以保證具有必要的傳熱溫度差。以保證具有必要的傳熱溫度差。二、單效蒸發(fā)的計算二、單效蒸發(fā)的計算-物料與熱量衡算物料與熱量衡算 對于單效蒸發(fā)，通常給定的

14、生產(chǎn)任務和操作條件是：對于單效蒸發(fā)，通常給定的生產(chǎn)任務和操作條件是： 原料液流量、組成與溫度；完成液組成；加熱蒸汽的原料液流量、組成與溫度；完成液組成；加熱蒸汽的壓強或溫度；冷凝器的壓強或溫度。壓強或溫度；冷凝器的壓強或溫度。 要求確定：要求確定：（1）水的）水的蒸發(fā)量蒸發(fā)量或或完成液的量完成液的量；（2）加熱蒸汽的）加熱蒸汽的消耗量消耗量；（3）蒸發(fā)器的）蒸發(fā)器的傳熱面積傳熱面積。 蒸發(fā)過程的基本方程是蒸發(fā)過程的基本方程是質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程質(zhì)量守恒方程、能量守恒方程以及以及傳熱速率方程傳熱速率方程?？煞謩e由?？煞謩e由物料衡算、熱量衡算物料衡算、熱量衡算和和傳熱速率傳熱速率方程方程求出

15、。求出。1. 蒸發(fā)量蒸發(fā)量 W 溶質(zhì)的物料衡算溶質(zhì)的物料衡算 Fx0=（F-W）x1F原料液量，原料液量，kg/h；W水的蒸發(fā)量，水的蒸發(fā)量，kg/h； L完成液量，完成液量，kg/h； x0料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率；料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率； x1完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率。完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分率。 2. 加熱蒸汽消耗量加熱蒸汽消耗量D-熱量衡算熱量衡算 蒸發(fā)器的熱量衡算蒸發(fā)器的熱量衡算 DH+Fh0=WH+(F-W)h1+Dhw+QL Q=D(H-hw)= WH+(F-W)h1+QLD=WH+(F-W)h1-Fh0+QLH-hwD加熱蒸汽耗量，加熱蒸汽耗量，kg/h；H加熱蒸汽

16、的焓，加熱蒸汽的焓，kJ/kg； h0原料液的焓，原料液的焓，kJ/kg； H二次蒸汽的焓，二次蒸汽的焓，kJ/kg； h1完成液的焓，完成液的焓，kJ/kg； hw冷凝水的焓，冷凝水的焓，kJ/kg； QL蒸發(fā)器的熱損失，蒸發(fā)器的熱損失，kJ/h； Q 蒸發(fā)器的熱負荷或傳熱速率，蒸發(fā)器的熱負荷或傳熱速率，kJ/h。 蒸發(fā)操作中，生蒸汽的熱量一般用于蒸發(fā)操作中，生蒸汽的熱量一般用于將溶液加熱至沸將溶液加熱至沸點點，將水分蒸發(fā)為蒸汽將水分蒸發(fā)為蒸汽以及以及向周圍散失的熱量向周圍散失的熱量。 對某些溶液，如對某些溶液，如CaCl2、NaOH等水溶液，稀釋時放出等水溶液，稀釋時放出熱量，因此蒸發(fā)這些

17、溶液時應考慮要供給和稀釋熱量熱量，因此蒸發(fā)這些溶液時應考慮要供給和稀釋熱量相當?shù)南喈數(shù)臐饪s熱濃縮熱。 溶液的焓值溶液的焓值是其濃度和溫度的函數(shù)。因此，在應用熱是其濃度和溫度的函數(shù)。因此，在應用熱量衡算式求算量衡算式求算D時，按兩種情況分別討論：溶液的稀釋時，按兩種情況分別討論：溶液的稀釋熱可以忽略的情形和稀釋熱較大的情形。熱可以忽略的情形和稀釋熱較大的情形。 1可忽略溶液稀釋熱的情況可忽略溶液稀釋熱的情況 大多數(shù)溶液屬于此種情況（中等濃度的無機鹽水溶液）。大多數(shù)溶液屬于此種情況（中等濃度的無機鹽水溶液）。 對于這種溶液，其焓值可由比熱容近似計算。對于這種溶液，其焓值可由比熱容近似計算。 若以若

18、以0的溶液為基準，則：的溶液為基準，則：h0=cp0t0 ; h1=cp1t1 ; hw=cpwT D(H-cpwT )= WH+(F-W) cp1t1-Fcp0t0+QL 當溶液溶解的熱效應不大時，其比熱容可近似按線性加合當溶液溶解的熱效應不大時，其比熱容可近似按線性加合原則，由水的比熱容和溶質(zhì)的比熱容加合計算原則，由水的比熱容和溶質(zhì)的比熱容加合計算: cp=cpw(1-x)+cpBx x 1。e值是衡量蒸發(fā)裝置經(jīng)濟程度的指標。值是衡量蒸發(fā)裝置經(jīng)濟程度的指標。2溶液稀釋熱不可忽略的情況溶液稀釋熱不可忽略的情況 對于這類溶液，其焓值需由專對于這類溶液，其焓值需由專門的門的焓濃圖焓濃圖查得。查得

19、。 通常溶液的焓濃圖需由實驗測通常溶液的焓濃圖需由實驗測定。定。 當有明顯的稀釋熱時，溶液的當有明顯的稀釋熱時，溶液的焓是濃度的高度非線性函數(shù)。焓是濃度的高度非線性函數(shù)。D=WH+(F-W)h1-Fh0+QLrr-加熱蒸汽的汽化熱，加熱蒸汽的汽化熱，kJ/kg3. 傳熱面積傳熱面積S So o-傳熱速率方程傳熱速率方程 蒸發(fā)器的傳熱速率方程與通常的熱交換器相同蒸發(fā)器的傳熱速率方程與通常的熱交換器相同 Q=SoKotm So=Q/(Kotm) 1) 平均溫度差平均溫度差tm 蒸發(fā)過程中，加熱面兩側流體均處于恒溫、蒸發(fā)過程中，加熱面兩側流體均處于恒溫、有有相變狀態(tài)：相變狀態(tài)： tm=T-t2) 基

20、于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)基于傳熱外面積的總傳熱系數(shù)Ko3) 蒸發(fā)器的熱負荷蒸發(fā)器的熱負荷Q-當忽略加熱器的熱損失，則當忽略加熱器的熱損失，則Q為加熱蒸為加熱蒸汽冷凝放出的熱量，即汽冷凝放出的熱量，即Q=Dr+Ko1=RsiRso+doidi+bdodm1o+dodi 例：現(xiàn)采用某單效真空蒸發(fā)器來濃縮某水溶液。已知進料量為例：現(xiàn)采用某單效真空蒸發(fā)器來濃縮某水溶液。已知進料量為10噸噸/h，料液從，料液從15%濃縮至濃度為濃縮至濃度為60%（均為質(zhì)量分數(shù)），沸（均為質(zhì)量分數(shù)），沸點進料；加熱蒸汽壓力為點進料；加熱蒸汽壓力為300kPa（絕壓）；冷凝水在飽和溫度（絕壓）；冷凝水在飽和溫度下排出；冷凝

21、器內(nèi)的真空度為下排出；冷凝器內(nèi)的真空度為81.3kPa，各項溫度差損失分別，各項溫度差損失分別為為=2.5， =3.5；熱損失為加熱蒸汽放出熱量的；熱損失為加熱蒸汽放出熱量的5%，傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K=2500w.m-2. -1。試：（試：（1）估算單位蒸汽耗量為多少？（）估算單位蒸汽耗量為多少？（2）估算蒸發(fā)器的傳熱）估算蒸發(fā)器的傳熱面積為多少面積為多少m2?附：飽和水蒸汽性質(zhì)附：飽和水蒸汽性質(zhì) 壓力壓力kPa 溫度溫度 汽化潛熱汽化潛熱 kJ/kg 20 60.1 2454.9 30 66.5 2333.7 101.3 100 2258.4 300 133.3 2168.1（1）求）求D /

22、 W D =Wr+FCp(t1 t0 )+QL /r 沸點進料沸點進料t1=t0 ，且，且QL =0.05Dr D / w = r/ 0.95 r , W=F(1-x0 /x1 )=10103 (1-15/60)=7500kg/h 由由P =300kPa ，查表得，查表得r =2168.1kJ.kg-1 ， T =133.3 P=101.3-80.3=20kPa, 查表得查表得T=60.1，查表得，查表得 r=2354.9kJ.kg-1 D / W=2354.9/(0.952168.1)=1.19（2）求）求S S=Q/（ktm ）=(D r )/k(T t1 ) 而而t1 =T +=60.1

23、+2.5+3.5=66.1A=(1.1975002168.1) 1000 / 36002500(133.3-66.1) =31.99m2 三、蒸發(fā)強度與加熱蒸汽的經(jīng)濟性三、蒸發(fā)強度與加熱蒸汽的經(jīng)濟性 蒸發(fā)強度蒸發(fā)強度與與加熱蒸汽的經(jīng)濟性加熱蒸汽的經(jīng)濟性是衡量蒸發(fā)裝置性能的是衡量蒸發(fā)裝置性能的兩個重要技術經(jīng)濟指標。兩個重要技術經(jīng)濟指標。（一）蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和蒸發(fā)強度（一）蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和蒸發(fā)強度1.蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力 指單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水量，其單位為指單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水量，其單位為kg/h。 大小由蒸發(fā)器的大小由蒸發(fā)器的傳熱速率傳熱速率Q來決定。來決定。 Q=SKt=KS(T-

24、t1)原料液進入蒸發(fā)器溫度原料液進入蒸發(fā)器溫度傳熱面所傳遞熱量用途傳熱面所傳遞熱量用途蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力沸點下進入蒸發(fā)器沸點下進入蒸發(fā)器蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分生產(chǎn)能力和傳遞速度成生產(chǎn)能力和傳遞速度成比例比例低于沸點下進入蒸發(fā)器低于沸點下進入蒸發(fā)器將冷溶液加熱至沸點將冷溶液加熱至沸點降低了生產(chǎn)能力降低了生產(chǎn)能力高于沸點下進入蒸發(fā)器高于沸點下進入蒸發(fā)器部分原料液的自動蒸發(fā)部分原料液的自動蒸發(fā)有所增加有所增加D=Wr+Fcp0(t1-t0)+ QLr將原料液加熱到沸點將原料液加熱到沸點蒸發(fā)水分蒸發(fā)水分向周圍的熱損失向周圍的熱損失2. 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度蒸發(fā)器的生產(chǎn)強度 為定量地反映一個蒸發(fā)器的

25、優(yōu)劣，采用為定量地反映一個蒸發(fā)器的優(yōu)劣，采用蒸發(fā)強度蒸發(fā)強度的概念。的概念。 蒸發(fā)強度指單位時間內(nèi)單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量蒸發(fā)強度指單位時間內(nèi)單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量 U=W/S 蒸發(fā)強度是評價蒸發(fā)器優(yōu)劣的重要指標。蒸發(fā)強度是評價蒸發(fā)器優(yōu)劣的重要指標。 對于給定的蒸發(fā)量而言，蒸發(fā)強度越大，則所需的傳熱面對于給定的蒸發(fā)量而言，蒸發(fā)強度越大，則所需的傳熱面積越小，因而蒸發(fā)設備的投資越小。積越小，因而蒸發(fā)設備的投資越小。Q=Wr=SKt U= Kt /r 提高蒸發(fā)強度的基本途徑是提高總傳熱系數(shù)提高蒸發(fā)強度的基本途徑是提高總傳熱系數(shù)K和傳熱溫度和傳熱溫度差差t （1）傳熱溫度差的大小取決于）傳熱溫

26、度差的大小取決于加熱蒸汽的壓力加熱蒸汽的壓力和和冷凝器操冷凝器操作壓力作壓力。加熱蒸汽壓力的提高，常常受工廠供氣條件的限。加熱蒸汽壓力的提高，常常受工廠供氣條件的限制（制（0.30.5MPa，0.60.8MPa）。冷凝器中真空度的提高）。冷凝器中真空度的提高（動力消耗，溶液的沸點降低，粘度增加，（動力消耗，溶液的沸點降低，粘度增加，K下降）。因下降）。因此，冷凝器的操作真空度一般不應低于此，冷凝器的操作真空度一般不應低于1020 kPa。 傳熱溫度差的提高是有限制的傳熱溫度差的提高是有限制的。（2）總傳熱系數(shù)）總傳熱系數(shù)K取決于兩側對流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。取決于兩側對流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。 冷

27、凝的傳熱系數(shù)冷凝的傳熱系數(shù)沸騰傳熱系數(shù)，但需及時排除蒸汽中的不沸騰傳熱系數(shù)，但需及時排除蒸汽中的不凝氣體。凝氣體。 溶液側沸騰傳熱系數(shù)溶液側沸騰傳熱系數(shù)是影響總傳熱系數(shù)的主要因素是影響總傳熱系數(shù)的主要因素。 當蒸發(fā)易結垢和有結晶析出的溶液時，當蒸發(fā)易結垢和有結晶析出的溶液時，污垢熱阻污垢熱阻是影響總傳是影響總傳熱系數(shù)的重要因素（熱系數(shù)的重要因素（定期清洗，采用減小垢層熱阻的其它措定期清洗，采用減小垢層熱阻的其它措施，施，在溶液中加入微量阻垢劑等在溶液中加入微量阻垢劑等)。+Ko1=RsiRso+doidi+bdodm1o+dodi（二）加熱蒸汽的經(jīng)濟性（二）加熱蒸汽的經(jīng)濟性 蒸發(fā)過程是一個能耗

28、較大的單元操作，因此能耗是蒸發(fā)過蒸發(fā)過程是一個能耗較大的單元操作，因此能耗是蒸發(fā)過程優(yōu)劣的另一個重要評價指標，通常以加熱蒸汽的經(jīng)濟性程優(yōu)劣的另一個重要評價指標，通常以加熱蒸汽的經(jīng)濟性來表示。加熱蒸汽的經(jīng)濟性指來表示。加熱蒸汽的經(jīng)濟性指1kg生蒸汽可蒸發(fā)的水分量，生蒸汽可蒸發(fā)的水分量，即即E=WD=1e 5-3 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 背景背景-單效蒸發(fā)時，單效蒸發(fā)時，e1，即每蒸發(fā)，即每蒸發(fā)1kg水需消耗不少于水需消耗不少于1kg的加熱蒸汽。對于大規(guī)模的工業(yè)蒸發(fā)過程，如果采用的加熱蒸汽。對于大規(guī)模的工業(yè)蒸發(fā)過程，如果采用單效操作必然消耗大量的加熱蒸汽，這在單效操作必然消耗大量的加熱蒸汽，這在經(jīng)濟上是

29、不合理經(jīng)濟上是不合理的。工業(yè)上多采用的。工業(yè)上多采用多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)操作。操作。 在多效蒸發(fā)中，在多效蒸發(fā)中，各效的操作壓力依次降低各效的操作壓力依次降低，相應地，相應地，各效各效的加熱蒸汽溫度及溶液的沸點亦依次降低的加熱蒸汽溫度及溶液的沸點亦依次降低。僅第一次需要。僅第一次需要消耗生蒸汽。消耗生蒸汽。 由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，即提高了經(jīng)濟效益。加熱蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，即提高了經(jīng)濟效益。 例如，若原料液在沸點下進入蒸發(fā)器，并忽略熱損失、各種溫例如，若原料液在沸點下進入蒸發(fā)器，并忽

30、略熱損失、各種溫度差損失以及不同壓強下汽化熱的差別，則理論上，單效度差損失以及不同壓強下汽化熱的差別，則理論上，單效D/W1，雙效的，雙效的D/W1/2，三效的，三效的D/W1/3，n效的效的D/W1/n。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)min1.10.570.40.30.27 節(jié)省蒸汽量，效數(shù)節(jié)省蒸汽量，效數(shù)，能耗，能耗，操作費，操作費 但是，效數(shù)增加，設備費用都成倍增大但是，效數(shù)增加，設備費用都成倍增大( (合理的效數(shù)合理的效數(shù)) )。 只有當提供的加熱蒸汽的壓力較高或末效采用真空的條件只有當提供的加熱蒸汽的壓力較高或末效采用真空的條件下，多效蒸發(fā)才下，多效蒸發(fā)才

31、可行可行。 以三效蒸發(fā)為例，如果第一效的加熱蒸汽為低壓蒸汽（如以三效蒸發(fā)為例，如果第一效的加熱蒸汽為低壓蒸汽（如常壓），顯然末效（第三效）應在常壓），顯然末效（第三效）應在真空真空下操作，才能使各下操作，才能使各效間都維持一定的壓力差及溫度差；反之，如果末效在常效間都維持一定的壓力差及溫度差；反之，如果末效在常壓下操作，則要求第一效的加熱蒸汽有較高的壓力。壓下操作，則要求第一效的加熱蒸汽有較高的壓力。 一、多效蒸發(fā)流程一、多效蒸發(fā)流程 按溶液與蒸汽相對流向的不同，多效蒸發(fā)有按溶液與蒸汽相對流向的不同，多效蒸發(fā)有3種常見的加料種常見的加料流程（模式）：流程（模式）：并流：溶液與蒸汽并流：溶液與蒸

32、汽的流向相同。的流向相同。平流：每一效都平流：每一效都加入原料液。加入原料液。逆流：溶液與蒸逆流：溶液與蒸汽的流向相反。汽的流向相反。1并流模式并流模式 溶液與蒸汽的流動方向相同，均由第一效順序流至末效。溶液與蒸汽的流動方向相同，均由第一效順序流至末效。 蒸汽流動方向：蒸汽流動方向： 123溶液流動方向：溶液流動方向： 123 并流法的并流法的優(yōu)點優(yōu)點： p1p2p3，料液可借此壓強差自動地流向后一效而無須，料液可借此壓強差自動地流向后一效而無須泵送；泵送； t1t2t3，溶液由前一效流入后一效處于過熱狀態(tài)會放出，溶液由前一效流入后一效處于過熱狀態(tài)會放出溶液的過熱量形成溶液的過熱量形成自蒸發(fā)自

33、蒸發(fā)，可產(chǎn)生更多的二次蒸汽，因，可產(chǎn)生更多的二次蒸汽，因此此第三效的蒸發(fā)量最大第三效的蒸發(fā)量最大。 并流法的并流法的缺點缺點：溶液濃度溶液濃度w3w2w1, w, 321溶液溫度溶液溫度t1t2t3，t , 321 這兩個因素使得后一效粘度較前一效雙倍提高，這兩個因素使得后一效粘度較前一效雙倍提高， K，整個系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的蒸發(fā)能力降低。的蒸發(fā)能力降低。 因此，若遇到溶液的因此，若遇到溶液的隨濃度隨濃度W的增加而變化很快的情況，并流的增加而變化很快的情況，并流流程就不適用，此時可用逆流流程。流程就不適用，此時可用逆流流程。2.2.逆流流程逆流流程 溶液流動方向：溶液流動方向：321321 蒸汽

34、流動方向：蒸汽流動方向：123123優(yōu)點：優(yōu)點：w1w2w3，w, ，123 t1t2t3，t, ，12p2p3,料液從后效往前一效要料液從后效往前一效要用用泵輸送泵輸送。 各效進料（末效除外）都比沸點低，各效進料（末效除外）都比沸點低，產(chǎn)生的二次蒸汽量較少。產(chǎn)生的二次蒸汽量較少。 （3）平流流程平流流程 各效各效分別進料并分別出料分別進料并分別出料，二次蒸汽多次利用。，二次蒸汽多次利用。 對易結晶的物料較合適對易結晶的物料較合適（因為結晶體不便在效與效之間輸（因為結晶體不便在效與效之間輸送）。送）。二、多效蒸發(fā)的計算二、多效蒸發(fā)的計算 多效蒸發(fā)計算中，已知條件是：原料液的流量、組成和溫度，多

35、效蒸發(fā)計算中，已知條件是：原料液的流量、組成和溫度，加熱蒸汽（生蒸汽）的壓強或溫度，冷凝器的真空度或溫度，加熱蒸汽（生蒸汽）的壓強或溫度，冷凝器的真空度或溫度，末效完成液的組成等。末效完成液的組成等。 需要設計的項目是：需要設計的項目是：生蒸汽的消耗量、各效的蒸發(fā)量、各效的生蒸汽的消耗量、各效的蒸發(fā)量、各效的傳熱面積傳熱面積。 解決方法仍采用解決方法仍采用物料衡算、熱量衡算和傳熱速率物料衡算、熱量衡算和傳熱速率等三個基本方等三個基本方程式。程式。 多效蒸發(fā)中，效數(shù)越多，變量的數(shù)目越多。通常對其作一些簡多效蒸發(fā)中，效數(shù)越多，變量的數(shù)目越多。通常對其作一些簡化和假定，然后用試差法進行計算?；图俣?/p>

36、，然后用試差法進行計算。三、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較三、多效蒸發(fā)與單效蒸發(fā)的比較1溶液的溶液的溫度差損失溫度差損失 多效蒸發(fā)的溫度差損失比單效蒸發(fā)時大多效蒸發(fā)的溫度差損失比單效蒸發(fā)時大。 效數(shù)越多，溫度差損失越大效數(shù)越多，溫度差損失越大。 2加熱蒸汽的加熱蒸汽的經(jīng)濟性經(jīng)濟性 多效蒸發(fā)旨在通過多效蒸發(fā)旨在通過二次蒸汽的再利用二次蒸汽的再利用，提高加熱蒸汽，提高加熱蒸汽的利用程度，從而的利用程度，從而降低能耗降低能耗。 設單效蒸發(fā)與設單效蒸發(fā)與n效蒸發(fā)所蒸發(fā)的水量相同，則在理想情效蒸發(fā)所蒸發(fā)的水量相同，則在理想情況下，單效蒸發(fā)時單位蒸汽用量為況下，單效蒸發(fā)時單位蒸汽用量為D/W=1，而，而n效蒸發(fā)

37、效蒸發(fā)時時D/W=1/n（kg蒸汽蒸汽/kg水）。水）。 效數(shù)越多，單位蒸汽的消耗量越小，相應的操作費用效數(shù)越多，單位蒸汽的消耗量越小，相應的操作費用越低越低。 若需蒸發(fā)大量的水分，宜采用多效蒸發(fā)若需蒸發(fā)大量的水分，宜采用多效蒸發(fā)。效數(shù)效數(shù) 2345eT ，kg蒸汽蒸汽/kg水水10.50.330.250.2ep ，kg蒸汽蒸汽/kg水水1.10.570.40.30.273生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力和和蒸發(fā)強度蒸發(fā)強度 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力即蒸發(fā)量與蒸發(fā)器的傳熱速率成正比，蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力即蒸發(fā)量與蒸發(fā)器的傳熱速率成正比，設各效蒸發(fā)器的傳熱面積相等、各效傳熱系數(shù)亦相等，則：設各效蒸發(fā)器的傳熱面積相等、各效傳

38、熱系數(shù)亦相等，則： 設操作條件即加熱蒸汽壓力、冷凝器操作壓力以及原料與設操作條件即加熱蒸汽壓力、冷凝器操作壓力以及原料與完成液濃度均相同，無溫度差損失，則二者生產(chǎn)能力大致完成液濃度均相同，無溫度差損失，則二者生產(chǎn)能力大致相同。相同。 實際上，由于多效蒸發(fā)的溫度差損失較大，因此，實際上，由于多效蒸發(fā)的溫度差損失較大，因此，多效蒸多效蒸發(fā)時的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度均較單效時小發(fā)時的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度均較單效時小。 采用多效雖可提高加熱蒸汽的利用率，但降低了生產(chǎn)強度，采用多效雖可提高加熱蒸汽的利用率，但降低了生產(chǎn)強度，其能量利用率的提高是以增加設備費為代價的。其能量利用率的提高是以增加設備費為代價的。4

39、. 多效蒸發(fā)中的多效蒸發(fā)中的效數(shù)限制及最佳效數(shù)效數(shù)限制及最佳效數(shù) 隨著多效蒸發(fā)效數(shù)的增加，溫度差損失加大，因此多效蒸發(fā)的隨著多效蒸發(fā)效數(shù)的增加，溫度差損失加大，因此多效蒸發(fā)的效數(shù)是有一定限制的。效數(shù)是有一定限制的。 效數(shù)效數(shù)，單位蒸汽的耗量，單位蒸汽的耗量，操作費用，操作費用 ； 效數(shù)效數(shù) ，設備投資費，設備投資費 。 盡管盡管(D/W)min隨效數(shù)的增加而降低，但降低的幅度越來越小。隨效數(shù)的增加而降低，但降低的幅度越來越小。 因此，蒸發(fā)的適宜效數(shù)應根據(jù)因此，蒸發(fā)的適宜效數(shù)應根據(jù)設備費與操作費之和為最小設備費與操作費之和為最小的原的原則權衡確定。則權衡確定。 溶液的溶液的沸點升高大沸點升高大，

40、采用的效數(shù)少，例如，采用的效數(shù)少，例如NaOH溶液，一般用溶液，一般用23效；溶液的效；溶液的沸點升高小沸點升高小，采用的效數(shù)多，如糖水溶液的蒸，采用的效數(shù)多，如糖水溶液的蒸發(fā)用發(fā)用46效。效。 四、提高加熱蒸汽經(jīng)濟性的其它措施四、提高加熱蒸汽經(jīng)濟性的其它措施1抽出額外蒸汽抽出額外蒸汽 額外蒸汽是將額外蒸汽是將部分二次蒸汽部分二次蒸汽用于其它加熱設備的熱源。用于其它加熱設備的熱源。2冷凝水顯熱冷凝水顯熱的利用的利用 蒸發(fā)器的加熱室排出大量冷凝水，如果這些蒸發(fā)器的加熱室排出大量冷凝水，如果這些具有較高溫度的冷具有較高溫度的冷凝水凝水直接排走，則會造成大量的能源和水源的浪費。直接排走，則會造成大量

41、的能源和水源的浪費。 可以將這些冷凝水用作可以將這些冷凝水用作預熱預熱料液或加熱其它物料料液或加熱其它物料，也可，也可以用減壓閃蒸的方法使之產(chǎn)以用減壓閃蒸的方法使之產(chǎn)生部分蒸汽與二次蒸汽一起生部分蒸汽與二次蒸汽一起作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽。汽。3熱泵蒸發(fā)熱泵蒸發(fā) 將二次蒸汽用壓縮機將二次蒸汽用壓縮機壓縮壓縮，提高其壓力，使其，提高其壓力，使其飽和溫度超過溶飽和溫度超過溶液的沸點液的沸點，然后送回加熱室作為加熱蒸汽，稱為，然后送回加熱室作為加熱蒸汽，稱為熱泵蒸發(fā)熱泵蒸發(fā)。 采用熱泵蒸發(fā)只需在蒸發(fā)器開工階段供應加熱蒸汽，當采用熱泵蒸發(fā)只需在蒸發(fā)器開工階段供應加熱蒸汽，當操

42、作達操作達到穩(wěn)定后，不再需要加熱蒸汽到穩(wěn)定后，不再需要加熱蒸汽，只需提供使二次蒸汽升壓所需，只需提供使二次蒸汽升壓所需要的功，因而節(jié)省了大量的生蒸汽。要的功，因而節(jié)省了大量的生蒸汽。 在單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)的末效中，二次蒸汽的潛熱全部由冷凝在單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)的末效中，二次蒸汽的潛熱全部由冷凝水帶走，而在熱泵蒸發(fā)中，不但沒有此項熱損失，而且不消耗水帶走，而在熱泵蒸發(fā)中，不但沒有此項熱損失，而且不消耗冷卻水，這是冷卻水，這是熱泵蒸發(fā)節(jié)能熱泵蒸發(fā)節(jié)能的原因所在。的原因所在。 但是，熱泵蒸發(fā)但是，熱泵蒸發(fā)不適合于沸點上升較大的溶液蒸發(fā)不適合于沸點上升較大的溶液蒸發(fā)。因為溶液。因為溶液的沸點升高較大時，

43、蒸發(fā)器的傳熱推動力變小，所以的沸點升高較大時，蒸發(fā)器的傳熱推動力變小，所以二次蒸汽二次蒸汽所需的壓縮比將變大，這在經(jīng)濟上不合理所需的壓縮比將變大，這在經(jīng)濟上不合理。此外，壓縮機的投。此外，壓縮機的投資較大，都在一定程度上也限制了熱泵蒸發(fā)的應用。資較大，都在一定程度上也限制了熱泵蒸發(fā)的應用。5-3 蒸發(fā)設備蒸發(fā)設備 種類繁多，結構各異。種類繁多，結構各異。（一）常用蒸發(fā)器的結構與特點（一）常用蒸發(fā)器的結構與特點 根據(jù)兩流體間接觸方式根據(jù)兩流體間接觸方式間接加熱式、直接加熱式間接加熱式、直接加熱式。 間接加熱蒸發(fā)器間接加熱蒸發(fā)器主要由主要由加熱室和分離室加熱室和分離室兩部分組成。兩部分組成。 間接

44、加熱蒸發(fā)器間接加熱蒸發(fā)器根據(jù)溶液流動的情況分為根據(jù)溶液流動的情況分為循環(huán)型（非膜型）循環(huán)型（非膜型）和單程型（膜型）和單程型（膜型）兩類。兩類。1循環(huán)型蒸發(fā)器循環(huán)型蒸發(fā)器 特點特點溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作循環(huán)流動。循環(huán)流動。 根據(jù)造成液體循環(huán)的原理根據(jù)造成液體循環(huán)的原理自然循環(huán)自然循環(huán)和和強制循環(huán)強制循環(huán)兩種類兩種類型。型。 自然循環(huán)自然循環(huán)加熱室不同位置上溶液的受熱程度不同，使加熱室不同位置上溶液的受熱程度不同，使溶液產(chǎn)生溶液產(chǎn)生密度差密度差而引起的自然循環(huán)；而引起的自然循環(huán)； 強制循環(huán)強制循環(huán)依靠外加動力使溶液進行強制循環(huán)。依靠外加動力使溶液進行強制循環(huán)。（1）中央循環(huán)管式蒸發(fā)器中

45、央循環(huán)管式蒸發(fā)器 加熱管束加熱管束（沸騰管束）、（沸騰管束）、中央中央循環(huán)管循環(huán)管。 加熱管和中央循環(huán)管的單位體加熱管和中央循環(huán)管的單位體積液體的受熱面積差異；積液體的受熱面積差異；密度密度差差；溶液自中央循環(huán)管下降，；溶液自中央循環(huán)管下降，再由加熱管上升的自然循環(huán)流再由加熱管上升的自然循環(huán)流動。動。 具有結構緊湊、制造方便、操作可靠等優(yōu)點，故在具有結構緊湊、制造方便、操作可靠等優(yōu)點，故在工業(yè)上的應用十分廣泛，有工業(yè)上的應用十分廣泛，有 “標準蒸發(fā)器標準蒸發(fā)器”之稱。之稱。 實際上，結構有限制，循環(huán)速度較低（一般在實際上，結構有限制，循環(huán)速度較低（一般在0.5m/s以下）；加熱管內(nèi)濃度始終接近

46、完成液的濃度，因以下）；加熱管內(nèi)濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液的沸點高、有效溫度差減小；設備的清洗和而溶液的沸點高、有效溫度差減小；設備的清洗和檢修也不夠方便。檢修也不夠方便。（2）懸筐式蒸發(fā)器懸筐式蒸發(fā)器 中央循環(huán)管蒸發(fā)器的改進。中央循環(huán)管蒸發(fā)器的改進。 加熱室像懸筐，可取出，便于加熱室像懸筐，可取出，便于清洗。清洗。 加熱介質(zhì)由中央蒸汽管進入加加熱介質(zhì)由中央蒸汽管進入加熱室。溶液沿環(huán)隙下降而沿加熱室。溶液沿環(huán)隙下降而沿加熱管上升，形成自然循環(huán)。熱管上升，形成自然循環(huán)。 一般環(huán)隙截面積約為加熱管總面積的一般環(huán)隙截面積約為加熱管總面積的100150%，因而溶，因而溶液循環(huán)速度較高（約為液循

47、環(huán)速度較高（約為11.5m/s）。由于與蒸發(fā)器外殼接）。由于與蒸發(fā)器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。 適用于適用于易結垢或有晶體析出易結垢或有晶體析出的溶液。的溶液。 缺點是結構復雜，單位傳熱面需要的設備材料量較大。缺點是結構復雜，單位傳熱面需要的設備材料量較大。（3）外熱式蒸發(fā)器外熱式蒸發(fā)器 特點特點加熱室與分離室分開加熱室與分離室分開，便于清洗與更換，可以降低蒸便于清洗與更換，可以降低蒸發(fā)器的總高度。發(fā)器的總高度。 因其加熱管較長（管長與管徑因其加熱管較長（管長與管徑之比為之比為50100），循環(huán)管內(nèi)的），循環(huán)管內(nèi)的溶液不被加熱，故

48、溶液的循環(huán)溶液不被加熱，故溶液的循環(huán)速度大，可達速度大，可達1.5m/s。 自然循環(huán)型蒸發(fā)器自然循環(huán)型蒸發(fā)器靠加熱管與循環(huán)管內(nèi)溶液的密靠加熱管與循環(huán)管內(nèi)溶液的密度差引起溶液的循環(huán)。度差引起溶液的循環(huán)。 循環(huán)速度一般都比較低，循環(huán)速度一般都比較低，不宜處理粘度大、易結垢及不宜處理粘度大、易結垢及有大量析出結晶的溶液有大量析出結晶的溶液。對于這類溶液，易采用強制。對于這類溶液，易采用強制循環(huán)型蒸發(fā)器。循環(huán)型蒸發(fā)器。（4）強制循環(huán)蒸發(fā)器強制循環(huán)蒸發(fā)器 利用利用外加動力外加動力（循環(huán)泵）使溶液沿（循環(huán)泵）使溶液沿一定方向作高速循環(huán)流動。一般循一定方向作高速循環(huán)流動。一般循環(huán)速度在環(huán)速度在2.5m/s以

49、上。以上。 優(yōu)點優(yōu)點傳熱系數(shù)大，對粘度較大傳熱系數(shù)大，對粘度較大或易結晶、結垢的物料，適應性較或易結晶、結垢的物料，適應性較好，但其動力消耗較大。好，但其動力消耗較大。 2膜式（單程型）蒸發(fā)器膜式（單程型）蒸發(fā)器 非膜式蒸發(fā)器非膜式蒸發(fā)器加熱室內(nèi)滯料量大，物料在高溫下加熱室內(nèi)滯料量大，物料在高溫下停留時間長，停留時間長，不適于處理熱敏性物料不適于處理熱敏性物料。 膜式蒸發(fā)器特點膜式蒸發(fā)器特點溶液沿加熱管壁溶液沿加熱管壁成膜狀流動成膜狀流動，一一次次通過加熱室即達到要求的濃度，停留時間僅數(shù)秒或通過加熱室即達到要求的濃度，停留時間僅數(shù)秒或十幾秒鐘。十幾秒鐘。 膜膜式式蒸發(fā)器的主要優(yōu)點蒸發(fā)器的主要優(yōu)

50、點傳熱效率高傳熱效率高，蒸發(fā)速度快，蒸發(fā)速度快，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間短，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間短，特別適用于熱敏性物料特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)的蒸發(fā)。 按物料在蒸發(fā)器內(nèi)的按物料在蒸發(fā)器內(nèi)的流動方向及成膜原因流動方向及成膜原因的不同，可的不同，可以分為以下幾種類型：（以分為以下幾種類型：（1）升膜蒸發(fā)器；（）升膜蒸發(fā)器；（2）降膜）降膜蒸發(fā)器；（蒸發(fā)器；（3）升）升降膜蒸發(fā)器；（降膜蒸發(fā)器；（4）刮板薄膜蒸發(fā)）刮板薄膜蒸發(fā)器。器。（1）升膜蒸發(fā)器升膜蒸發(fā)器 加熱室加熱室垂直長管。垂直長管。 原料液原料液預熱預熱后加入；后加入； 二次蒸汽在管內(nèi)高速上升，帶動二次蒸汽在管內(nèi)高速上升，帶動液體沿管

51、內(nèi)壁成液體沿管內(nèi)壁成膜狀向上流動膜狀向上流動；上升的液膜因受熱而繼續(xù)蒸發(fā)。上升的液膜因受熱而繼續(xù)蒸發(fā)。 適用于蒸發(fā)量較大的稀溶液、適用于蒸發(fā)量較大的稀溶液、熱熱敏性及易起泡沫敏性及易起泡沫的溶液，的溶液， 不適于高粘度、有晶體析出或易不適于高粘度、有晶體析出或易結垢的溶液。結垢的溶液。 （2）降膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器 原料液由加熱管原料液由加熱管頂部加入頂部加入。 溶液在溶液在自身重力作用自身重力作用下沿管內(nèi)壁下沿管內(nèi)壁呈膜狀下流呈膜狀下流，并被蒸發(fā)濃縮。，并被蒸發(fā)濃縮。 汽液混合物由加熱管底部進入分汽液混合物由加熱管底部進入分離室，經(jīng)氣液分離后，完成液由離室，經(jīng)氣液分離后，完成液由分離器的底部排

52、出。分離器的底部排出。 每根加熱管頂部設置每根加熱管頂部設置液體布膜器液體布膜器使溶液能在壁上均勻使溶液能在壁上均勻成膜。成膜。 適于蒸發(fā)適于蒸發(fā)濃度較高濃度較高和和粘度較大粘度較大的物料。的物料。 不適于易結晶或易結垢的溶液。不適于易結晶或易結垢的溶液。 由于液膜在管內(nèi)分布不易均勻，與升膜蒸發(fā)器相比，其傳熱系數(shù)由于液膜在管內(nèi)分布不易均勻，與升膜蒸發(fā)器相比，其傳熱系數(shù)較小。較小。 （3）升升降膜蒸發(fā)器降膜蒸發(fā)器 升升降膜蒸發(fā)器：降膜蒸發(fā)器：將升膜和降膜將升膜和降膜蒸發(fā)器裝在一個外殼中。蒸發(fā)器裝在一個外殼中。 原料液原料液預熱后預熱后升膜加熱室上升膜加熱室上升升降膜加熱器下降降膜加熱器下降分離室

53、中分離室中和二次蒸汽分離和二次蒸汽分離完成液。完成液。 多用于蒸發(fā)過程中溶液的多用于蒸發(fā)過程中溶液的粘度變粘度變化很大化很大，水分蒸發(fā)量不大和廠房，水分蒸發(fā)量不大和廠房高度有一定限制的場合。高度有一定限制的場合。 （4）刮板薄膜蒸發(fā)器刮板薄膜蒸發(fā)器 殼體外部裝有加熱蒸汽夾套，其殼體外部裝有加熱蒸汽夾套，其內(nèi)部裝有內(nèi)部裝有可旋轉的攪拌刮片可旋轉的攪拌刮片。 利用利用旋轉刮片旋轉刮片的的刮帶作用刮帶作用，使液，使液體分布在加熱管壁上。體分布在加熱管壁上。 突出優(yōu)點突出優(yōu)點對物料的適應性很對物料的適應性很強（對于高粘度、熱敏性和易結強（對于高粘度、熱敏性和易結晶、結垢的物料都能適用）。晶、結垢的物料

54、都能適用）。3直接接觸傳熱的蒸發(fā)器直接接觸傳熱的蒸發(fā)器 將燃料（煤氣或重油）與空氣混合將燃料（煤氣或重油）與空氣混合后燃燒產(chǎn)生的后燃燒產(chǎn)生的高溫煙氣高溫煙氣直接噴入被直接噴入被蒸發(fā)的溶液中。蒸發(fā)的溶液中。 蒸發(fā)出的水分與煙氣一起由蒸發(fā)器蒸發(fā)出的水分與煙氣一起由蒸發(fā)器的頂部直接排出。的頂部直接排出。 溶液中的深度為溶液中的深度為200600mm，燃燒室內(nèi)高溫煙氣的溫，燃燒室內(nèi)高溫煙氣的溫度可達度可達1000以上。以上。 結構簡單，傳熱效率高。特別適用于處理結構簡單，傳熱效率高。特別適用于處理易結晶、結易結晶、結垢或有腐蝕性垢或有腐蝕性的物料的蒸發(fā)。目前在的物料的蒸發(fā)。目前在廢酸處理和硫酸廢酸處理

55、和硫酸銨鹽溶液銨鹽溶液的蒸發(fā)中，已廣泛采用此種蒸發(fā)器。的蒸發(fā)中，已廣泛采用此種蒸發(fā)器。 不可被煙氣污染物料不可被煙氣污染物料不適合不適合。（二）蒸發(fā)器改進與發(fā)展（二）蒸發(fā)器改進與發(fā)展 1開發(fā)新型蒸發(fā)器開發(fā)新型蒸發(fā)器 改進加熱管的改進加熱管的表面形狀表面形狀來提高傳熱效果。來提高傳熱效果。 例如：板式蒸發(fā)器，體積小、傳熱效率高、溶液滯留時間例如：板式蒸發(fā)器，體積小、傳熱效率高、溶液滯留時間短，加熱面積可根據(jù)需要而增減，拆卸和清洗方便。短，加熱面積可根據(jù)需要而增減，拆卸和清洗方便。2改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動狀況改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動狀況 多種形式的多種形式的湍流構件湍流構件，提高沸騰液體側的傳熱系數(shù)

56、；其本，提高沸騰液體側的傳熱系數(shù)；其本身亦為熱導體，將熱量由加熱管傳向溶液內(nèi)部，增加了蒸身亦為熱導體，將熱量由加熱管傳向溶液內(nèi)部，增加了蒸發(fā)器的傳熱面積。發(fā)器的傳熱面積。3改進溶液的性質(zhì)改進溶液的性質(zhì) 加入適當?shù)募尤脒m當?shù)谋砻婊钚詣┍砻婊钚詣┖秃妥韫竸┳韫竸┚商岣邆鳠嵝实耐緩骄商岣邆鳠嵝实耐緩街弧Ｖ?。三、蒸發(fā)輔助設備三、蒸發(fā)輔助設備（一）（一）除沫器除沫器（汽液分離器）（汽液分離器） 原因：二次蒸汽在分離室與液體分離后，仍夾帶大量液滴。原因：二次蒸汽在分離室與液體分離后，仍夾帶大量液滴。 為防止損失物料或冷卻水被污染，在蒸發(fā)器內(nèi)（或外）設為防止損失物料或冷卻水被污染，在蒸發(fā)器內(nèi)（或外）設除沫器。除沫器。絲網(wǎng)除沫器絲網(wǎng)除沫器（二）冷凝器（二）冷凝器 冷凝二次蒸汽冷凝二次蒸汽。 有有間壁式和直接接觸式間壁式和直接接觸式兩種。兩種。 若二次蒸汽需回收，應采用間壁式冷凝器，否則通若二次蒸汽需回收，應采用間壁式冷凝器，否則通常采用直接接觸式冷凝器。常采用直接接觸式冷凝器。列管式冷凝器列管式冷凝器（三）真空裝置（三）真空裝置 當蒸發(fā)器在負壓下操作時，需在冷凝器后安裝真空裝置。當蒸發(fā)器在負壓下操作時，需在冷凝器后安裝真空裝置。 作用：抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的作用：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