化工原理蒸發(fā)(最新版)課件

化工原理蒸發(fā)化工原理蒸發(fā)14.蒸發(fā)1、掌握內(nèi)容單效蒸發(fā)過(guò)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(lái)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。2、熟悉內(nèi)容真空蒸發(fā)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；多效蒸發(fā)的流程及其計(jì)算要點(diǎn)；蒸發(fā)操作效數(shù)限制及蒸發(fā)過(guò)程的節(jié)能措施；蒸發(fā)過(guò)程的強(qiáng)化。3、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)、性能及應(yīng)用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。

4.蒸發(fā)1、掌握內(nèi)容24.1概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用蒸發(fā)——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。蒸發(fā)操作的基本概念：加熱蒸汽(生蒸汽)、二次蒸汽、單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)4.1概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用34.1概述蒸發(fā)操作的工程目的①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。②蒸發(fā)—結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液③脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。（2）蒸發(fā)操作的特點(diǎn)

目的：物質(zhì)的分離

實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。

特點(diǎn)：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。4.1概述蒸發(fā)操作的工程目的44.1概述①濃溶液在沸騰汽化過(guò)程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成垢層，使K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。)②溶液的物性對(duì)蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)提出特殊要求。比如：對(duì)熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。濃度增加粘度大大增大，要求特殊結(jié)構(gòu)。③需大量汽化熱（如何節(jié)能？應(yīng)考慮的重要問(wèn)題。）④對(duì)于水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位>二次蒸汽的溫位4.1概述①濃溶液在沸騰汽化過(guò)程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而5在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高4.1概述傳熱溫差主要原因經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能措施①經(jīng)濟(jì)性每1kg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。②節(jié)能措施(1)多效蒸發(fā)(2)額外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再壓縮(4)冷凝水熱量利用在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高4.1概述傳熱溫差主要6（3）蒸發(fā)操作的分類(lèi)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(chēng)為多效蒸發(fā)。①按二次蒸氣的利用情況分：?jiǎn)涡д舭l(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。4.1概述（3）蒸發(fā)操作的分類(lèi)多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低7②按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)備簡(jiǎn)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)。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，但要求加熱蒸汽的壓力較高。

4.1概述②按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)備8優(yōu)點(diǎn)：

傳熱溫度差Δtm↑；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；沸點(diǎn)溫度低，減少熱損失。缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備減壓蒸發(fā)：沸點(diǎn)低適用于處理熱敏性物料。4.1概述優(yōu)點(diǎn)：減壓蒸發(fā)：沸點(diǎn)低適用于處理熱敏性物料。4.1概述9③按操作過(guò)程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)

間歇蒸發(fā):一次加料→最終X1出料或連續(xù)加料維持液面，X1一次出料。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，多品種的場(chǎng)合。連續(xù)蒸發(fā):穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程。4.1概述③按操作過(guò)程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)104.2單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1單效蒸發(fā)流程4.2.2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4.2單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1單效蒸發(fā)流程114.2.1單效蒸發(fā)流程4.2.1單效蒸發(fā)流程124.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容①確定水的蒸發(fā)量——物料衡算②加熱蒸汽消耗量——熱量衡算③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)算因溶質(zhì)蒸發(fā)過(guò)程不揮發(fā)，且蒸發(fā)過(guò)程是個(gè)定態(tài)過(guò)程，單位時(shí)間進(jìn)入和離開(kāi)蒸發(fā)器的量相等，即4.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容134.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,

t0,cp0,h0加熱蒸汽D,Ts,,H二次蒸汽W,T/,H/加熱室蒸發(fā)室水分蒸發(fā)量：

完成液的濃度：

完成液(F-W),x1,t1,cp0,h0冷凝液D,Ts,,

hc4.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,加熱蒸汽D,144.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算或4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算或15若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則D/W稱(chēng)為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱(chēng)蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。If不計(jì)熱損失，則∴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)算若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則D/W稱(chēng)為單位蒸汽消耗量，16(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)適宜粘度50~450mPa.在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高(3)二次蒸汽的再壓縮①結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力②蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過(guò)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。二次蒸汽W,T/,H/①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。（1）垂直短管式（又稱(chēng)為中央循環(huán)管式），也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；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)熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。缺點(diǎn)：①p1>p2>p3，料液流動(dòng)須泵輸送。(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。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)3、傳熱面積的計(jì)算

其中4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）傳熱平均溫度差(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高3、傳熱面積的計(jì)算其中4.17當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?溫差損失溶液沸點(diǎn)升量液柱靜壓頭4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算管道阻力，取1℃當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?溫差損失溶液18溫度差損失的原因：①溶液沸點(diǎn)的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇?水)在同一溫度下的蒸汽壓為低，致使溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇?水)高；②蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過(guò)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。溶液沸點(diǎn)升高4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度差損失的原因：溶液沸點(diǎn)升高4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算19常壓下溶液沸點(diǎn)升高不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點(diǎn)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。比如NaOH水溶液的沸點(diǎn)。4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算常壓下溶液沸點(diǎn)升高不同濃度的溶液在大氣壓下20在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)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，蒸發(fā)室的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，最常見(jiàn)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)算在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)下某21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)下溶劑的沸點(diǎn)成線(xiàn)性關(guān)系。或者說(shuō)溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差()與溶劑在相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差()的比值為一常數(shù)。即：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算杜林(Dubring)發(fā)現(xiàn)：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)22杜林(Dubring)法則如右圖(1)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(wú)關(guān)，可取決大氣壓的數(shù)值。(2)在高溶液范圍內(nèi)，只要已知兩個(gè)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(xiàn)性?xún)?nèi)插(外插)。4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算杜林(Dubring)法則如右圖4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算23液柱靜壓關(guān)蒸發(fā)操作須維持一定液位長(zhǎng)加熱管液柱重量和溶液沿管內(nèi)流動(dòng)阻力損失溶液p沿管長(zhǎng)變化t沿管長(zhǎng)變化

按液面下處L/2溶液的沸騰溫度來(lái)計(jì)算，液體在平均溫度下的飽和壓力：Pav所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度P所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算液柱靜壓關(guān)蒸發(fā)操作須維持一定液位長(zhǎng)加熱管Pav所對(duì)應(yīng)的飽和蒸24結(jié)論：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)論：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算25（2）總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K,W/(m2·K)標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）600-3000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-6000懸筐式600-3000外熱式（自然循環(huán)）1200-6000外熱式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-7000升膜式1200-6000降膜式1200-3500刮板式600-20004.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（2）總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K26強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。或者說(shuō)溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差()與溶劑在相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差()的比值為一常數(shù)。（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類(lèi)。二次蒸汽W,T/,H/物料一次通過(guò)加熱面即可完成濃縮要求，離開(kāi)加熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械③壓縮機(jī)的投資較大，且需維護(hù)保養(yǎng)。在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽，if，額外蒸汽引出并無(wú)經(jīng)濟(jì)效益；（1）熱冷凝水可預(yù)熱料液將有二次蒸汽移作它用（如用作預(yù)熱料液）能耗大大降低。這方面的工作主要有：其一是設(shè)法提高蒸發(fā)器循環(huán)速度，其二是在蒸發(fā)器管內(nèi)裝入多種形式的湍流元件。比如NaOH水溶液的沸點(diǎn)。（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb對(duì)熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。例4-1解：（1）水分蒸發(fā)量4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,

t0,cp0,h0加熱蒸汽D,Ts,,H二次蒸汽W,T/,H/加熱室蒸發(fā)室（2）加熱蒸汽消耗量強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。例4-14.2.2單274.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）傳熱面積①確定溶液沸點(diǎn)絕壓為51KPa下：絕壓為101.3KPa下：由水的沸點(diǎn)100℃時(shí)48.3%NaOH溶液得：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）傳熱面積絕壓為51KPa下28因二次蒸汽的真空度為51KPa，則4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算因二次蒸汽的真空度為51KPa，則4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)29查附錄72KPa得水的沸點(diǎn)為90.4℃4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算查附錄72KPa得水的沸點(diǎn)為90.4℃4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)301、蒸發(fā)器的生產(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2、生產(chǎn)強(qiáng)度單位時(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積的設(shè)備費(fèi)表示。生產(chǎn)強(qiáng)度1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力4.2.3蒸發(fā)器31設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb4.2.3323、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施1、加大傳熱溫差——真空蒸發(fā)受鍋爐額定壓強(qiáng)限制真空蒸發(fā)將二次蒸汽引入冷器冷凝一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。優(yōu)點(diǎn)：(2)適用于熱敏性物料(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源缺點(diǎn)：4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度3、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施受鍋爐額定壓強(qiáng)限制真空蒸發(fā)將二次蒸汽引332、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體(3)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2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)344.3多效蒸發(fā)通常將每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量(W/D)稱(chēng)為蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。

W/D增加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(guò)到此目的呢？(1)利用二次蒸汽的潛熱(最普通的方法是多效蒸發(fā))(2)利用冷凝水的顯熱(如預(yù)熱原料液)1、多效蒸發(fā)特點(diǎn)：二次蒸發(fā)的溫位<加熱蒸汽的溫位，操作壓強(qiáng)P后<P前4.3多效蒸發(fā)通常將每1kg加熱蒸汽所能35（1）并流加料物料與二次蒸汽同方向相繼通過(guò)各效。優(yōu)點(diǎn)：①各效壓強(qiáng)逐效降低，料液可藉此壓差自動(dòng)地流向后效。②末效負(fù)壓操作，完成液t低，能量利用較為合理。缺點(diǎn)：末效4.3多效蒸發(fā)（1）并流加料缺點(diǎn)：末效4.3多效蒸發(fā)36適宜粘度50~450mPa.自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。將二次蒸汽引入冷器冷凝3蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械傳熱溫度差Δtm↑；所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。不適宜粘度>50mPa.（2）逆流加料物料與二次蒸汽流向相反。優(yōu)點(diǎn)：所以，x和t對(duì)粘度的影響大致抵消，各效的K基本不變?nèi)秉c(diǎn)：①

p1>p2>p3，料液流動(dòng)須泵輸送。②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。4.3多效蒸發(fā)適宜粘度50~450mPa.（2）逆流加料優(yōu)點(diǎn)：37（3）平流加料二次蒸汽多次被利用，料液每效單獨(dú)進(jìn)出，適合易結(jié)晶物料。優(yōu)點(diǎn)：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量W分配各效，但僅有第一效使用加熱蒸汽W/D大大增加。4.3多效蒸發(fā)（3）平流加料4.3多效蒸發(fā)382、額外蒸汽的引出將有二次蒸汽移作它用（如用作預(yù)熱料液）能耗大大降低。對(duì)于多效蒸發(fā)，末效多處于負(fù)壓，二次蒸汽溫位太低，難以再利用，可在前幾效引出。4.3多效蒸發(fā)2、額外蒸汽的引出4.3多效蒸發(fā)39說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽，if，額外蒸汽引出并無(wú)經(jīng)濟(jì)效益；而實(shí)際上，在相同W下，經(jīng)濟(jì)性好，，但是整個(gè)生產(chǎn)蒸汽利用率，因此，只要Ei能被它用，，加熱蒸汽利用率，但是太后效引出的二次蒸汽沒(méi)有用，因?yàn)?，用途有限?、二次蒸汽的再壓縮特點(diǎn)：①二次蒸汽絕熱壓縮t升高再次作加熱劑用②須一定量的壓縮功。4.3多效蒸發(fā)說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽40壓縮方法機(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4.3多效蒸發(fā)壓縮方法機(jī)械壓縮（軸流式離心式壓縮機(jī)），如下圖蒸汽動(dòng)力壓縮（41說(shuō)明：①妥善設(shè)計(jì)蒸汽再壓縮，能量利用可勝過(guò)3~5效的多效蒸發(fā)。②經(jīng)濟(jì)效益上升壓縮比不能太大所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。③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（1）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汽一起進(jìn)入后一效。4.3多效蒸發(fā)說(shuō)明：②經(jīng)濟(jì)效益上升壓縮比不能太大所以，熱泵蒸42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(lái)提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際情況，效數(shù)增加W/D并非成倍增加（見(jiàn)下表），而設(shè)備費(fèi)成倍增加，所以?xún)?yōu)化。矛盾4.3多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性好，減少434.3多效蒸發(fā)效數(shù)單效雙效三效四效五效（D/W）min的理論值10.50.330.250.2（D/W）min的實(shí)測(cè)值1.10.570.40.30.27是不是效數(shù)越多越好?4.3多效蒸發(fā)效數(shù)單效雙效三效四效五效（D/W）min的理444.4蒸發(fā)設(shè)備4.4.1蒸發(fā)器4.4.2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4.4蒸發(fā)設(shè)備4.4.1蒸發(fā)器454.4.1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。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（不循環(huán)）兩類(lèi)。1、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(lèi)。

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)。4.4.1蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)：加熱室、流動(dòng)（或循環(huán)）通道、汽液分離46在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)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，蒸發(fā)室的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，最常見(jiàn)的方法是按杜林規(guī)則計(jì)算。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)器當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?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(chǎng)合。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，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。因二次蒸汽的真空度為51KPa，則每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，W/D。2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高近年來(lái)，通過(guò)改進(jìn)溶液性質(zhì)來(lái)改善蒸發(fā)效果的研究報(bào)導(dǎo)也不少。(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。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?3蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；1、加大傳熱溫差——真空蒸發(fā)3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度（D/W）min的實(shí)測(cè)值（1）垂直短管式（又稱(chēng)為中央循環(huán)管式），也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器①結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器②特點(diǎn)：蒸汽走殼程，溶液走管程，d中>d管，A中=(40~100)%A橫總細(xì)管中單位體積A大，含汽率高中央循環(huán)管單位體積A小，含汽率低有組織循環(huán)4.4.1蒸發(fā)器在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)下某些溶液在不同濃度時(shí)47（2）外加熱式特點(diǎn)：①加熱管長(zhǎng)，給熱系數(shù)增大②循環(huán)管不再受熱，密度差大強(qiáng)化循環(huán)加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器（2）外加熱式加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器48（3）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器（3）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器492、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）物料一次通過(guò)加熱面即可完成濃縮要求，離開(kāi)加熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。（1）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到完成液。

不適宜粘度>50mPa.s，易結(jié)晶，結(jié)垢料液。4.4.1蒸發(fā)器2、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）4.4.1蒸發(fā)器50（2）降膜式其結(jié)構(gòu)原理與升膜式類(lèi)似。區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝有液體分布器，以使液體成膜；對(duì)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50~450mPa.s。不易結(jié)晶的料液。降膜式液體分布4.4.1蒸發(fā)器（2）降膜式降膜式液體分布4.4.1蒸發(fā)器51（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—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，加熱面積不大，且需消耗一定動(dòng)力。4.4.1蒸發(fā)器（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)4.4.1524.4.2蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：溶液的粘度：蒸發(fā)過(guò)程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重要的因素。高粘度的溶液應(yīng)選用對(duì)其適應(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；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4.4.2蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：溶液的粘度534.4.2蒸發(fā)器的選型有晶體析出的溶液：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4.4.2蒸發(fā)器的選型有晶體析出的溶液：選用溶液流動(dòng)速度大544.4.2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)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒(méi)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(méi)燃燒式等。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)。常見(jiàn)蒸發(fā)器的性能見(jiàn)教材231頁(yè)表4-3。4.4.2蒸發(fā)器的選型有腐蝕性的溶液：蒸發(fā)此種物料，加熱管554.4.3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。1、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蒸汽夾帶許多液沫。

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)輔助設(shè)備有除沫器56（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb所以，x和t對(duì)粘度的影響大致抵消，各效的K基本不變沸點(diǎn)溫度低，減少熱損失。強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb④對(duì)于水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位>二次蒸汽的溫位這方面的工作主要有：其一是設(shè)法提高蒸發(fā)器循環(huán)速度，其二是在蒸發(fā)器管內(nèi)裝入多種形式的湍流元件。多效蒸發(fā)的流程及其計(jì)算要點(diǎn)；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)下溶劑的沸點(diǎn)成線(xiàn)性關(guān)系。(3)二次蒸汽的再壓縮3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械加熱蒸汽D,Ts,,H絲網(wǎng)式除沫器的分離效果最好。適宜粘度50~450mPa.除沫器

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（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器除沫器4.4.3蒸發(fā)裝置的輔572、冷凝器因?yàn)槎握羝酁樗羝?，所以一般情況下以使用混合式冷凝器居多。逆流高位混合式冷凝器（常負(fù)壓操作）大氣腿真空泵：抽不凝性氣體4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械2、冷凝器逆流高位混合式冷凝器（常負(fù)壓操作）大氣腿真空泵：抽583、真空裝置當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)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，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)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。4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械3、真空裝置4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械594、疏水器作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排出加熱室外。形式：(1)熱動(dòng)力式(2)鐘形浮子式(3)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4、疏水器1-冷凝水入口；2-冷凝水出口；4.4.3蒸發(fā)裝60(1)熱動(dòng)力式(2)鐘形浮子式4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械(1)熱動(dòng)力式(2)鐘形浮子式4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助61(3)脈沖式4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械(3)脈沖式4.4.3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械62（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器這方面工作主要從改進(jìn)加熱管表面形狀等思路出發(fā)來(lái)提高傳熱效果，例如板式蒸發(fā)器等，它的優(yōu)點(diǎn)是傳熱效率高、液體停留時(shí)間短、體積小、易于拆卸和清洗，同時(shí)加熱面積還可根據(jù)需要而增減。又如表面多孔加熱管，雙面縱槽加熱管，它們可使沸騰溶液側(cè)的傳熱系數(shù)顯著提高。4.5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器4.5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與63（2）改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動(dòng)狀況這方面的工作主要有：其一是設(shè)法提高蒸發(fā)器循環(huán)速度，其二是在蒸發(fā)器管內(nèi)裝入多種形式的湍流元件。前者的重要性在于它不僅能提高沸騰傳熱系數(shù)，同時(shí)還能降低單程氣化率，從而減輕加熱壁面的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。后者的出發(fā)點(diǎn)，則是使液體增加湍動(dòng)，以提高傳熱系數(shù)。還有資料報(bào)道向蒸發(fā)器管內(nèi)通入適量不凝性氣體，增加湍動(dòng)，以提高傳熱系數(shù)。4.5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望（2）改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動(dòng)狀況4.5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化64W/D增加加熱蒸汽的利用率增大。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1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力(3)二次蒸汽的再壓縮單效蒸發(fā)過(guò)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；（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器②蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過(guò)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。1、加大傳熱溫差——真空蒸發(fā)(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源逆流高位混合式冷凝器（常負(fù)壓操作）設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb(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。（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)有并行溫差及各種溫度差損失的來(lái)由及計(jì)算。1、除沫器（汽液分離器）強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。作用：防止加熱蒸汽和冷凝水一起排出加熱室外。加熱蒸汽(生蒸汽)、二次蒸汽、單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體對(duì)熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)

近年來(lái)，通過(guò)改進(jìn)溶液性質(zhì)來(lái)改善蒸發(fā)效果的研究報(bào)導(dǎo)也不少。例如，加入適量表面活性劑，消除或減少泡沫，以提高傳熱系數(shù)；也有報(bào)導(dǎo)，加入適量阻垢劑可以減少結(jié)垢，以提高傳熱效率和生產(chǎn)能力；在醋酸蒸發(fā)器溶液表面，噴入少量水，可提高生產(chǎn)能力和減少加熱管的腐蝕，以及用磁場(chǎng)處理水溶液提高蒸發(fā)效率等。4.5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望W/D增加加熱蒸汽的利用率增大。（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)4.65化工原理蒸發(fā)化工原理蒸發(fā)664.蒸發(fā)1、掌握內(nèi)容單效蒸發(fā)過(guò)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(lái)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。2、熟悉內(nèi)容真空蒸發(fā)的特點(diǎn)及其應(yīng)用；多效蒸發(fā)的流程及其計(jì)算要點(diǎn)；蒸發(fā)操作效數(shù)限制及蒸發(fā)過(guò)程的節(jié)能措施；蒸發(fā)過(guò)程的強(qiáng)化。3、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)、性能及應(yīng)用范圍；蒸發(fā)器的選型原則。

4.蒸發(fā)1、掌握內(nèi)容674.1概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用蒸發(fā)——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。蒸發(fā)操作的基本概念：加熱蒸汽(生蒸汽)、二次蒸汽、單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)、常壓蒸發(fā)、加壓蒸發(fā)、減壓蒸發(fā)4.1概述（1）蒸發(fā)操作及其在工業(yè)中的應(yīng)用684.1概述蒸發(fā)操作的工程目的①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。②蒸發(fā)—結(jié)晶聯(lián)合操作以獲得固體溶液③脫除雜質(zhì)，制取純凈的溶劑。（2）蒸發(fā)操作的特點(diǎn)

目的：物質(zhì)的分離

實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。

特點(diǎn)：含有不揮發(fā)溶液的沸騰傳熱。4.1概述蒸發(fā)操作的工程目的694.1概述①濃溶液在沸騰汽化過(guò)程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成垢層，使K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。)②溶液的物性對(duì)蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)提出特殊要求。比如：對(duì)熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。濃度增加粘度大大增大，要求特殊結(jié)構(gòu)。③需大量汽化熱（如何節(jié)能？應(yīng)考慮的重要問(wèn)題。）④對(duì)于水溶液的蒸發(fā)，加熱蒸汽溫位>二次蒸汽的溫位4.1概述①濃溶液在沸騰汽化過(guò)程中常在加熱表面上析出溶質(zhì)而70在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高4.1概述傳熱溫差主要原因經(jīng)濟(jì)性及節(jié)能措施①經(jīng)濟(jì)性每1kg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。②節(jié)能措施(1)多效蒸發(fā)(2)額外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再壓縮(4)冷凝水熱量利用在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高4.1概述傳熱溫差主要71（3）蒸發(fā)操作的分類(lèi)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(chēng)為多效蒸發(fā)。①按二次蒸氣的利用情況分：?jiǎn)涡д舭l(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。4.1概述（3）蒸發(fā)操作的分類(lèi)多效蒸發(fā)：若將二次蒸氣通到另一壓力較低72②按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)備簡(jiǎn)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)。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，但要求加熱蒸汽的壓力較高。

4.1概述②按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)常壓蒸發(fā)：設(shè)備73優(yōu)點(diǎn)：

傳熱溫度差Δtm↑；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；沸點(diǎn)溫度低，減少熱損失。缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備減壓蒸發(fā)：沸點(diǎn)低適用于處理熱敏性物料。4.1概述優(yōu)點(diǎn)：減壓蒸發(fā)：沸點(diǎn)低適用于處理熱敏性物料。4.1概述74③按操作過(guò)程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)

間歇蒸發(fā):一次加料→最終X1出料或連續(xù)加料維持液面，X1一次出料。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，多品種的場(chǎng)合。連續(xù)蒸發(fā):穩(wěn)定操作，適于大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程。4.1概述③按操作過(guò)程是否連續(xù)分:間歇蒸發(fā)，連續(xù)蒸發(fā)間歇蒸發(fā)754.2單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1單效蒸發(fā)流程4.2.2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4.2單效蒸發(fā)與真空蒸發(fā)4.2.1單效蒸發(fā)流程764.2.1單效蒸發(fā)流程4.2.1單效蒸發(fā)流程774.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容①確定水的蒸發(fā)量——物料衡算②加熱蒸汽消耗量——熱量衡算③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)算因溶質(zhì)蒸發(fā)過(guò)程不揮發(fā)，且蒸發(fā)過(guò)程是個(gè)定態(tài)過(guò)程，單位時(shí)間進(jìn)入和離開(kāi)蒸發(fā)器的量相等，即4.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容784.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,

t0,cp0,h0加熱蒸汽D,Ts,,H二次蒸汽W,T/,H/加熱室蒸發(fā)室水分蒸發(fā)量：

完成液的濃度：

完成液(F-W),x1,t1,cp0,h0冷凝液D,Ts,,

hc4.2.1單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,加熱蒸汽D,794.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算或4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算2、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算或80若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則D/W稱(chēng)為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用率，也稱(chēng)蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。If不計(jì)熱損失，則∴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)算若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則D/W稱(chēng)為單位蒸汽消耗量，81(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)適宜粘度50~450mPa.在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高(3)二次蒸汽的再壓縮①結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力②蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過(guò)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。二次蒸汽W,T/,H/①獲得濃縮的溶液直接作為化工產(chǎn)品或半成品。（1）垂直短管式（又稱(chēng)為中央循環(huán)管式），也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：若原料由預(yù)熱器加熱至沸點(diǎn)后進(jìn)料，則（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；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)熱系數(shù)小，從而使傳熱速率下降。缺點(diǎn)：①p1>p2>p3，料液流動(dòng)須泵輸送。(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。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)3、傳熱面積的計(jì)算

其中4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）傳熱平均溫度差(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高3、傳熱面積的計(jì)算其中4.82當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?溫差損失溶液沸點(diǎn)升量液柱靜壓頭4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算管道阻力，取1℃當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?溫差損失溶液83溫度差損失的原因：①溶液沸點(diǎn)的升高。這是由于溶液蒸汽壓較純?nèi)軇?水)在同一溫度下的蒸汽壓為低，致使溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇?水)高；②蒸發(fā)器中靜壓頭的影響以及流體流過(guò)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。溶液沸點(diǎn)升高4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算溫度差損失的原因：溶液沸點(diǎn)升高4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算84常壓下溶液沸點(diǎn)升高不同濃度的溶液在大氣壓下的沸點(diǎn)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定。比如NaOH水溶液的沸點(diǎn)。4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算常壓下溶液沸點(diǎn)升高不同濃度的溶液在大氣壓下85在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)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，蒸發(fā)室的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，最常見(jiàn)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)算在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)下某86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)下溶劑的沸點(diǎn)成線(xiàn)性關(guān)系?；蛘哒f(shuō)溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差()與溶劑在相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差()的比值為一常數(shù)。即：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算杜林(Dubring)發(fā)現(xiàn)：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)87杜林(Dubring)法則如右圖(1)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(wú)關(guān)，可取決大氣壓的數(shù)值。(2)在高溶液范圍內(nèi)，只要已知兩個(gè)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(xiàn)性?xún)?nèi)插(外插)。4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算杜林(Dubring)法則如右圖4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算88液柱靜壓關(guān)蒸發(fā)操作須維持一定液位長(zhǎng)加熱管液柱重量和溶液沿管內(nèi)流動(dòng)阻力損失溶液p沿管長(zhǎng)變化t沿管長(zhǎng)變化

按液面下處L/2溶液的沸騰溫度來(lái)計(jì)算，液體在平均溫度下的飽和壓力：Pav所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度P所對(duì)應(yīng)的飽和蒸汽溫度4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算液柱靜壓關(guān)蒸發(fā)操作須維持一定液位長(zhǎng)加熱管Pav所對(duì)應(yīng)的飽和蒸89結(jié)論：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)論：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算90（2）總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K,W/(m2·K)標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）600-3000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-6000懸筐式600-3000外熱式（自然循環(huán)）1200-6000外熱式（強(qiáng)制循環(huán)）1200-7000升膜式1200-6000降膜式1200-3500刮板式600-20004.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（2）總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K91強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)?；蛘哒f(shuō)溶液在兩種壓力下的沸點(diǎn)之差()與溶劑在相應(yīng)的壓力下沸點(diǎn)之差()的比值為一常數(shù)。（3）改進(jìn)溶液的性質(zhì)自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類(lèi)。二次蒸汽W,T/,H/物料一次通過(guò)加熱面即可完成濃縮要求，離開(kāi)加熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械③壓縮機(jī)的投資較大，且需維護(hù)保養(yǎng)。在指定p下，溶質(zhì)的存在造成溶液沸點(diǎn)高一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽，if，額外蒸汽引出并無(wú)經(jīng)濟(jì)效益；（1）熱冷凝水可預(yù)熱料液將有二次蒸汽移作它用（如用作預(yù)熱料液）能耗大大降低。這方面的工作主要有：其一是設(shè)法提高蒸發(fā)器循環(huán)速度，其二是在蒸發(fā)器管內(nèi)裝入多種形式的湍流元件。比如NaOH水溶液的沸點(diǎn)。（1）研制開(kāi)發(fā)新型高效蒸發(fā)器2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb對(duì)熱敏性溶質(zhì)，要求高溫下停留時(shí)間較短。例4-1解：（1）水分蒸發(fā)量4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算原料F,x0,

t0,cp0,h0加熱蒸汽D,Ts,,H二次蒸汽W,T/,H/加熱室蒸發(fā)室（2）加熱蒸汽消耗量強(qiáng)制循環(huán)：用泵迫使溶液沿一定方向流動(dòng)。例4-14.2.2單924.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）傳熱面積①確定溶液沸點(diǎn)絕壓為51KPa下：絕壓為101.3KPa下：由水的沸點(diǎn)100℃時(shí)48.3%NaOH溶液得：4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算（3）傳熱面積絕壓為51KPa下93因二次蒸汽的真空度為51KPa，則4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算因二次蒸汽的真空度為51KPa，則4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)94查附錄72KPa得水的沸點(diǎn)為90.4℃4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算查附錄72KPa得水的沸點(diǎn)為90.4℃4.2.2單效蒸發(fā)設(shè)951、蒸發(fā)器的生產(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2、生產(chǎn)強(qiáng)度單位時(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積的設(shè)備費(fèi)表示。生產(chǎn)強(qiáng)度1、蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力生產(chǎn)能力4.2.3蒸發(fā)器96設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb4.2.3973、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施1、加大傳熱溫差——真空蒸發(fā)受鍋爐額定壓強(qiáng)限制真空蒸發(fā)將二次蒸汽引入冷器冷凝一般須用真空泵不斷將不凝性氣體抽除。優(yōu)點(diǎn)：(2)適用于熱敏性物料(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源缺點(diǎn)：4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度3、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施受鍋爐額定壓強(qiáng)限制真空蒸發(fā)將二次蒸汽引982、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體(3)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2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K4.2.3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)994.3多效蒸發(fā)通常將每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量(W/D)稱(chēng)為蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。

W/D增加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(guò)到此目的呢？(1)利用二次蒸汽的潛熱(最普通的方法是多效蒸發(fā))(2)利用冷凝水的顯熱(如預(yù)熱原料液)1、多效蒸發(fā)特點(diǎn)：二次蒸發(fā)的溫位<加熱蒸汽的溫位，操作壓強(qiáng)P后<P前4.3多效蒸發(fā)通常將每1kg加熱蒸汽所能100（1）并流加料物料與二次蒸汽同方向相繼通過(guò)各效。優(yōu)點(diǎn)：①各效壓強(qiáng)逐效降低，料液可藉此壓差自動(dòng)地流向后效。②末效負(fù)壓操作，完成液t低，能量利用較為合理。缺點(diǎn)：末效4.3多效蒸發(fā)（1）并流加料缺點(diǎn)：末效4.3多效蒸發(fā)101適宜粘度50~450mPa.自然循環(huán)：由于溶液受熱程度不同產(chǎn)生密度差引起。將二次蒸汽引入冷器冷凝3蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械傳熱溫度差Δtm↑；所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)設(shè)Q損=0，料液預(yù)熱至沸點(diǎn)加入，則t0=t=tb3蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備和機(jī)械(3)可利用中、低溫位的水蒸汽作熱源5蒸發(fā)過(guò)程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望缺點(diǎn)：真空裝置，需消耗動(dòng)力和增加設(shè)備各種蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能及應(yīng)用范圍；3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度實(shí)質(zhì)：熱量傳遞。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。不適宜粘度>50mPa.（2）逆流加料物料與二次蒸汽流向相反。優(yōu)點(diǎn)：所以，x和t對(duì)粘度的影響大致抵消，各效的K基本不變?nèi)秉c(diǎn)：①

p1>p2>p3，料液流動(dòng)須泵輸送。②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。4.3多效蒸發(fā)適宜粘度50~450mPa.（2）逆流加料優(yōu)點(diǎn)：102（3）平流加料二次蒸汽多次被利用，料液每效單獨(dú)進(jìn)出，適合易結(jié)晶物料。優(yōu)點(diǎn)：多效蒸發(fā)總蒸發(fā)量W分配各效，但僅有第一效使用加熱蒸汽W/D大大增加。4.3多效蒸發(fā)（3）平流加料4.3多效蒸發(fā)1032、額外蒸汽的引出將有二次蒸汽移作它用（如用作預(yù)熱料液）能耗大大降低。對(duì)于多效蒸發(fā)，末效多處于負(fù)壓，二次蒸汽溫位太低，難以再利用，可在前幾效引出。4.3多效蒸發(fā)2、額外蒸汽的引出4.3多效蒸發(fā)104說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽，if，額外蒸汽引出并無(wú)經(jīng)濟(jì)效益；而實(shí)際上，在相同W下，經(jīng)濟(jì)性好，，但是整個(gè)生產(chǎn)蒸汽利用率，因此，只要Ei能被它用，，加熱蒸汽利用率，但是太后效引出的二次蒸汽沒(méi)有用，因?yàn)?，用途有限?、二次蒸汽的再壓縮特點(diǎn)：①二次蒸汽絕熱壓縮t升高再次作加熱劑用②須一定量的壓縮功。4.3多效蒸發(fā)說(shuō)明：在相同W下，某效引出Ei，必然要在第一效補(bǔ)加加熱蒸汽105壓縮方法機(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4.3多效蒸發(fā)壓縮方法機(jī)械壓縮（軸流式離心式壓縮機(jī)），如下圖蒸汽動(dòng)力壓縮（106說(shuō)明：①妥善設(shè)計(jì)蒸汽再壓縮，能量利用可勝過(guò)3~5效的多效蒸發(fā)。②經(jīng)濟(jì)效益上升壓縮比不能太大所以，熱泵蒸發(fā)不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。③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（1）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汽一起進(jìn)入后一效。4.3多效蒸發(fā)說(shuō)明：②經(jīng)濟(jì)效益上升壓縮比不能太大所以，熱泵蒸107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(lái)提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。實(shí)際情況，效數(shù)增加W/D并非成倍增加（見(jiàn)下表），而設(shè)備費(fèi)成倍增加，所以?xún)?yōu)化。矛盾4.3多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)能提高蒸汽的利用率，即經(jīng)濟(jì)性好，減少1084.3多效蒸發(fā)效數(shù)單效雙效三效四效五效（D/W）min的理論值10.50.330.250.2（D/W）min的實(shí)測(cè)值1.10.570.40.30.27是不是效數(shù)越多越好?4.3多效蒸發(fā)效數(shù)單效雙效三效四效五效（D/W）min的理1094.4蒸發(fā)設(shè)備4.4.1蒸發(fā)器4.4.2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4.4蒸發(fā)設(shè)備4.4.1蒸發(fā)器1104.4.1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。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（不循環(huán)）兩類(lèi)。1、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(lèi)。

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)。4.4.1蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)：加熱室、流動(dòng)（或循環(huán)）通道、汽液分離111在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)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，蒸發(fā)室的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，最常見(jiàn)的方法是按杜林規(guī)則計(jì)算。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)器當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?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(chǎng)合。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，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。因二次蒸汽的真空度為51KPa，則每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量，W/D。2、提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)K(1)合理設(shè)計(jì)蒸發(fā)器，使U循提高近年來(lái)，通過(guò)改進(jìn)溶液性質(zhì)來(lái)改善蒸發(fā)效果的研究報(bào)導(dǎo)也不少。(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。主要特點(diǎn)：籍外力強(qiáng)制料液膜狀流動(dòng)當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無(wú)論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。當(dāng)加熱蒸汽壓強(qiáng)一定時(shí)，T=const，而t1=?3蒸發(fā)裝置的附屬設(shè)備和機(jī)械(2)及時(shí)排除加熱室中不凝性氣體區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；1、加大傳熱溫差——真空蒸發(fā)3蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度（D/W）min的實(shí)測(cè)值（1）垂直短管式（又稱(chēng)為中央循環(huán)管式），也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器①結(jié)構(gòu)：外殼、加熱室、中央循環(huán)管、蒸發(fā)室、除沫器②特點(diǎn)：蒸汽走殼程，溶液走管程，d中>d管，A中=(40~100)%A橫總細(xì)管中單位體積A大，含汽率高中央循環(huán)管單位體積A小，含汽率低有組織循環(huán)4.4.1蒸發(fā)器在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可查得常壓1(atm)下某些溶液在不同濃度時(shí)112（2）外加熱式特點(diǎn)：①加熱管長(zhǎng)，給熱系數(shù)增大②循環(huán)管不再受熱，密度差大強(qiáng)化循環(huán)加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器（2）外加熱式加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器113（3）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器（3）強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器加熱室蒸發(fā)室4.4.1蒸發(fā)器1142、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）物料一次通過(guò)加熱面即可完成濃縮要求，離開(kāi)加熱管的溶液及時(shí)加以冷卻。（1）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到完成液。

不適宜粘度>50mPa.s，易結(jié)晶，結(jié)垢料液。4.4.1蒸發(fā)器2、單程蒸發(fā)器（適宜熱敏性物料）4.4.1蒸發(fā)器115（2）降膜式其結(jié)構(gòu)原理與升膜式類(lèi)似。區(qū)別在于：料液在蒸發(fā)器頂部加入，底部得到完成液；加熱管頂部裝有液體分布器，以使液體成膜；對(duì)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50~450mPa.s。不易結(jié)晶的料液。降膜式液體分布4.4.1蒸發(fā)器（2）降膜式降膜式液體分布4.4.1蒸發(fā)器116（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—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，加熱面積不大，且需消耗一定動(dòng)力。4.4.1蒸發(fā)器（3）旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器—為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)4.4.11174.4.2蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：溶液的粘度：蒸發(fā)過(guò)程中，溶液粘度變化的情況，是選型時(shí)很重要的因素。高粘度的溶液應(yīng)選用對(duì)其適應(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；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4.4.2蒸發(fā)器的選型選型時(shí)，一般考慮以下原則：溶液的粘度1184.4.2蒸發(fā)器的選型有晶體析出的溶液：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4.4.2蒸發(fā)器的選型有晶體析出的溶液：選用溶液流動(dòng)速度大1194.4.2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)壁襯以耐腐蝕材料。若溶液不怕污染，也可采用浸沒(méi)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(méi)燃燒式等。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，