食工原理-第6章 蒸發(fā)與結(jié)晶

第六章蒸發(fā)與結(jié)晶第一節(jié)概述

蒸發(fā)的定義一

蒸發(fā)的目的

*

溶液濃縮

*

溶質(zhì)分離

*

純凈溶劑制取溶劑S溶質(zhì)A（不揮發(fā)）溶劑S加熱

使含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸氣，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱(chēng)為蒸發(fā)，所用的設(shè)備稱(chēng)為蒸發(fā)器。

蒸發(fā)操作過(guò)程

二除沫器二次蒸汽蒸發(fā)室加熱室不凝性氣體（生蒸汽）冷凝器

蒸發(fā)器(加熱室、蒸發(fā)室)

除沫器冷凝器真空裝置

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(shí)產(chǎn)生的蒸氣也是水蒸氣。為了易于區(qū)別，前者稱(chēng)為加熱蒸氣或生蒸氣，后者稱(chēng)為二次蒸氣。

分類(lèi)三1、按操作室壓力分：常壓、加壓、減壓（真空）蒸發(fā)2、按二次蒸氣的利用情況分：?jiǎn)涡Ш投嘈д舭l(fā)

加熱蒸氣和二次蒸氣單效蒸發(fā)：將二次蒸氣不再利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。除沫器二次蒸汽蒸發(fā)室加熱室不凝性氣體（生蒸汽）冷凝器多效蒸發(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)。傳熱性質(zhì)：屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過(guò)程。。

蒸發(fā)操作的特點(diǎn)

四溶液性質(zhì)：熱敏性、腐蝕性、結(jié)垢性、泡沫、粘度等。泡沫挾帶：二次蒸氣中帶有大量泡沫，易造成物料損失和冷凝設(shè)備污染。能源利用：二次蒸氣的利用是蒸發(fā)操作中要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題之一。溶液的沸點(diǎn)升高：一定壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)較純水高，兩者之差，稱(chēng)為溶液的沸點(diǎn)升高。稀溶液或有機(jī)溶液沸點(diǎn)升高值較小，無(wú)機(jī)鹽溶液較大。第二節(jié)單效蒸發(fā)

溶液的沸點(diǎn)升高和溫度差損失一對(duì)于同一種溶液，沸點(diǎn)升高值隨溶液濃度及蒸發(fā)器內(nèi)液柱高度而異，濃度越大，液柱越高，沸點(diǎn)升高值越大。溶液沸點(diǎn)升高的計(jì)算公式：式中

Δ—溶液的沸點(diǎn)升高，℃

t—溶液的沸點(diǎn)，℃

T—與溶液壓強(qiáng)相等時(shí)水的沸點(diǎn)，即二次蒸氣的飽和溫度，℃?zhèn)鳠釡囟炔顡p失：在一定操作壓強(qiáng)條件下溶液的沸點(diǎn)升高。t—溶液的沸點(diǎn)，℃T—純水在操作沸點(diǎn)，℃Ts—加熱蒸氣的溫度，℃計(jì)算公式為：Δt—傳熱的有效溫度差，℃

Δto

—理論上的傳熱溫度差，℃例：用476kN/m2（絕壓）的水蒸氣作為加熱蒸汽（Ts=150℃），蒸發(fā)室內(nèi)壓力為1atm，蒸發(fā)30%的NaOH溶液，沸點(diǎn)為t=115℃。其最大傳熱溫度差?有效溫度差為多少？溫度差損失為多少？

則其最大傳熱溫度差，用ΔtT來(lái)表示：

ΔtT=Ts-T=150-100=50℃有效溫度差為：

Δt=Ts-t=150-115=35℃則溫度差損失為：

Δ=ΔtT-Δt=（

Ts-T）-（Ts-t）

=t-T=15℃

即傳熱溫度差損失等于溶液的沸點(diǎn)與同壓下水的沸點(diǎn)之差。Δ溶液的沸點(diǎn)t（=T+Δ）有效傳熱溫度差Δt（=ΔtT-Δ）（1）因溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失Δ′；(濃度效應(yīng)沸點(diǎn)升高)（3）因管路流體阻力而引起的溫度差損失。（2）因加熱管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失Δ″；總溫度差損失為：蒸發(fā)過(guò)程中引起溫度差損失的原因有：t—溶液沸點(diǎn)℃，主要與溶液的類(lèi)別、濃度及操作壓強(qiáng)有關(guān)。T—與溶液壓強(qiáng)相等時(shí)水的沸點(diǎn)，即二次蒸氣的飽和溫度，℃

在文獻(xiàn)和手冊(cè)中，可以查到常壓（1atm）下某些溶液在不同濃度時(shí)的沸點(diǎn)數(shù)據(jù)。(表6-1不同濃度蔗糖沸點(diǎn)升高)非常壓下的溶液沸點(diǎn)則需計(jì)算，估算方法有兩種。1溶液的蒸汽壓下降引起的溫度差損失吉辛科公式杜林法則非電解質(zhì)溶液的沸點(diǎn)升高遠(yuǎn)小于電解質(zhì)溶液式中

—常壓下水溶液的沸點(diǎn)升高，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)定的tA值(或查表)求得，℃；

Δ′—操作條件下溶液的沸點(diǎn)升高，℃；

f—校正系數(shù)，無(wú)因次。其經(jīng)驗(yàn)計(jì)算式為：

t′—操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的溫度，℃；r—操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的汽化熱，kJ/kg。(1)吉辛科公式例：已知蒸發(fā)器中的蔗糖溶液質(zhì)量濃度為50%,蒸發(fā)的操作壓強(qiáng)(絕對(duì))為0.7105Pa,相應(yīng)的水的沸點(diǎn)(二次蒸汽溫度)為90℃。問(wèn)該溶液濃度效應(yīng)的沸點(diǎn)升高是多少？解：由飽和水蒸氣性質(zhì)表，查得在壓強(qiáng)為0.7×105Pa時(shí)，水的汽化熱r為2283kJ/kg，則校正系數(shù)f為由表6-1，得1個(gè)大氣壓下，50%的蔗糖溶液的濃度效應(yīng)沸點(diǎn)升高值為2℃，則(2)杜林規(guī)則

該規(guī)則認(rèn)為：某溶液（或液體）在兩種不同壓力下兩沸點(diǎn)之差與另一標(biāo)準(zhǔn)液體在相應(yīng)壓力下兩沸點(diǎn)之差，其比值為一常數(shù)，即

tA

′、tw′—分別為壓強(qiáng)pN下溶液的沸點(diǎn)與純水的沸點(diǎn)，℃tA、tw—分別為壓強(qiáng)pw

下溶液的沸點(diǎn)與純水的沸點(diǎn)，℃

常用水作為標(biāo)準(zhǔn)液體

一定濃度下溶液的沸點(diǎn)與相同壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)呈直線(xiàn)關(guān)系，可以利用杜林線(xiàn)求不同濃度的溶液在任一壓力下的沸點(diǎn)。

液層內(nèi)的溶液的沸點(diǎn)高于液面的沸點(diǎn)，液層內(nèi)部沸點(diǎn)與表面沸點(diǎn)之差即為因液柱靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失。式中pm——液層中部的平均壓強(qiáng)，Papo——液面的壓強(qiáng)，即二次蒸氣的壓強(qiáng)，PaH——液層深度，m

簡(jiǎn)化處理：計(jì)算時(shí)以液層中部的平均壓強(qiáng)pm及相應(yīng)的沸點(diǎn)tAm為準(zhǔn)，中部的壓強(qiáng)為：

2液柱靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失

常根據(jù)平均壓強(qiáng)pm查出純水的相應(yīng)沸點(diǎn)tm′，故因靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失為：

Δ″=tpm-tpotpm

—與平均壓強(qiáng)pm相對(duì)應(yīng)純水的沸點(diǎn)，℃tpo—與二次蒸氣壓強(qiáng)p′相對(duì)應(yīng)的水的沸點(diǎn)，℃影響Δ″的因素：（1）沸騰時(shí)液層內(nèi)混有氣泡，液層的實(shí)際密度較計(jì)算公式所用的純液體密度要小，使得算出的Δ″值偏大；（2）當(dāng)溶液在加熱管內(nèi)的循環(huán)速度較大時(shí)，就會(huì)因流體阻力使平均壓強(qiáng)增高。對(duì)上式，如果總液層高度H為沸騰液層高度，則相應(yīng)的液體密度ρ應(yīng)為汽液混合物的平均密度。對(duì)于水溶液，可以用下式計(jì)算靜壓效應(yīng)的沸點(diǎn)升高值以上各式的pm的計(jì)算均需要知道操作壓強(qiáng)p，如果不知道操作壓強(qiáng)，而只知道該壓強(qiáng)下的飽和水蒸氣溫度t′，則可由下式計(jì)算水蒸氣的飽和壓強(qiáng)p[例]用連續(xù)真空蒸發(fā)器將桃漿從含固形物11％濃縮至含固形物40％。蒸發(fā)器內(nèi)真空度為93.3kPa，液層深度2m，采用100℃蒸汽加熱，桃漿的密度為1180kg／m3。求溫差損失及蒸發(fā)器的有效溫差。[解](1)93.3kPa真空度下，水蒸氣的飽和溫度為41.6℃，在該溫度下水的汽化潛熱r′＝2400kJ／kg，參考糖液的數(shù)據(jù)，常壓下沸點(diǎn)的升高△0′為1.0℃。由吉辛柯公式（2）液體平均壓強(qiáng)K查水的物性表

tm＝59.6℃（3）有效溫差

KK

采用多效蒸發(fā)時(shí)，二次蒸氣在離開(kāi)前一效蒸發(fā)室流往后一效加熱室的過(guò)程中要克服管道的流動(dòng)阻力，從而導(dǎo)致蒸汽溫度下降。此項(xiàng)溫度差損失與蒸汽的流速、物性和管道的尺寸有關(guān)，一般取0.5~1.5K。3管路流體阻力而引起的溫度差損失單效蒸發(fā)的計(jì)算項(xiàng)目有：

（1）蒸發(fā)量；（2）加熱蒸氣消耗量；（3）蒸發(fā)器的傳熱面積通常生產(chǎn)任務(wù)中已知的項(xiàng)目有：

（1）原料液流量、組成與溫度；（2）完成液組成；（3）加熱蒸氣壓強(qiáng)或溫度；（4）冷凝器的壓強(qiáng)或溫度。

單效蒸發(fā)的計(jì)算二式中F—原料液流量

W—蒸發(fā)量

x0—原料液的質(zhì)量組成

x1—完成液的組成對(duì)單效蒸發(fā)器作溶質(zhì)衡算得1蒸發(fā)量w加熱室F,x0,t0,h0D,T,H蒸發(fā)室W,T’,H’D,T,hw(F-W),x1t1,h1QL

蒸發(fā)操作中，加熱蒸氣的熱量一般用于將溶液加熱至沸點(diǎn)，將水分蒸發(fā)為蒸氣以及向周?chē)⑹У臒崃俊?/p>

對(duì)于某些溶液，如CaCl2、NaOH、H2SO4等水溶液稀釋時(shí)釋放出熱量，則當(dāng)其蒸發(fā)濃縮時(shí)應(yīng)考慮供給和稀釋熱相當(dāng)?shù)臐饪s熱。2加熱蒸氣消耗量D2.1溶液稀釋熱不可忽略時(shí)對(duì)單效蒸發(fā)器作物料的熱量衡算，得式中D——加熱蒸氣的消耗量,kg/h

H——加熱蒸氣的焓,kJ/kgh0——原料液的焓,kJ/kg

H’——二次蒸氣的焓,kJ/kgh1——完成液的焓,kJ/kg

hw——冷凝水的焓,kJ/kgQL——熱損失,kJ/h若加熱蒸氣的冷凝液在蒸氣的飽和溫度下排除r加熱蒸氣的汽化熱，kJ/kg2.2溶液的稀釋熱可以忽略時(shí)計(jì)算溶液比熱的經(jīng)驗(yàn)公式為：

Cp=cpw

(1-x)+cpB

x

當(dāng)x<0.2時(shí)，上式簡(jiǎn)化為：

Cp=cpw(1-x)

Cp—溶液的比熱,kJ/(kg?

℃);

Cpw—純水的比熱,kJ/(kg?

℃);

CpB—溶質(zhì)的比熱,kJ/(kg?

℃).Cp0=cpw(1-x0)+cpBx0=cpw-(cpw-cpB)x0Cp1=cpw(1-x1)+cpBx1=cpw-(cpw-cpB)x1

(cp0-cpw)x1=(cp1-cpw)x0計(jì)算原料液及完成液的比熱可分別寫(xiě)成聯(lián)立上兩式，得Fx0=(F-W)x1(F-W)cp1=Fcp0-Wcpw即為完成液比熱與原料液比熱間的關(guān)系式(F-W)cp1=Fcp0-Wcpw

r—加熱蒸氣的汽化熱，kJ/kg；

r′—二次蒸氣的汽化熱，kJ/kg。rr′

上式說(shuō)明加熱蒸氣的熱量用于將原料液加熱到沸點(diǎn)、蒸發(fā)水分以及向周?chē)臒釗p失。若原料液預(yù)熱至沸點(diǎn)再進(jìn)入蒸發(fā)器，且忽略熱損失

e—蒸發(fā)1kg水分時(shí)，加熱蒸氣的消耗量，稱(chēng)為單位蒸氣耗量，kg/kg。單效蒸發(fā)操作中e≈1，每蒸發(fā)1kg的水分約消耗1kg的加熱蒸氣（由于蒸汽的汽化熱隨壓強(qiáng)變化不大，即r≈r′）；實(shí)際蒸發(fā)操作中e值約為1.1或更大；

1）溫度差的損失的存在；

2）二次蒸汽的氣化潛熱總是大于加熱蒸汽的汽化潛熱。

e值是衡量蒸發(fā)裝置經(jīng)濟(jì)程度的指標(biāo)。3

單位蒸氣消耗量

若加熱蒸氣的冷凝水在飽和溫度下排除，且忽略熱損失，則蒸發(fā)器的熱負(fù)荷為：

蒸發(fā)器的熱負(fù)荷只是用于將水分汽化。Q=Dr3.1蒸發(fā)器的熱負(fù)荷QK值約為600~6000W/m2K

Pt取決于：冷凝器壓力P、溶液濃度、蒸發(fā)室內(nèi)液層深度，因此，t>T。

P△=t-T-----傳熱溫度差損失3.2傳熱面積A蒸發(fā)器的傳熱面積由傳熱速率公式計(jì)算，即：

例:在單效薄膜式蒸發(fā)器內(nèi)將番茄汁從固形物含量12％濃縮到28％。番茄汁已預(yù)熱到最高許可溫度60℃后進(jìn)料。采用表壓為70kPa的飽和水蒸氣加熱。設(shè)蒸發(fā)器傳熱面積為0.4m2，傳熱系數(shù)為1500w／(m2．K)。試近似估算蒸汽消耗量和原料量。

[解]根據(jù)加熱蒸汽的壓強(qiáng)，由水蒸氣表查得飽和溫度為114．5℃，汽化潛熱為2210kJ/kg，由傳熱速率方程計(jì)算傳熱量。蒸汽消耗量

查水蒸氣表，在60℃下水的汽化潛熱為2340kJ／kg，則蒸發(fā)量：料液流量WFD

蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力用單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量，即蒸發(fā)量表示。其生產(chǎn)能力的大小取決于通過(guò)傳熱面積的傳熱速率Q，因此也可以用蒸發(fā)器的傳熱速率來(lái)衡量生產(chǎn)能力。根據(jù)傳熱速率方程得單效蒸發(fā)時(shí)的傳熱速率為：Q=KAΔt

或Q=KA(T-t1)

1蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力

蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度三進(jìn)料狀況影響蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力：(1)低于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，需消耗部分熱量將溶液加熱至沸點(diǎn)，因而降低了生產(chǎn)能力；(2)沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，通過(guò)傳熱面的熱量全部用于蒸發(fā)水分，其生產(chǎn)能力有所增加；(3)高于沸點(diǎn)進(jìn)料時(shí)，由于部分原料液的自動(dòng)蒸發(fā)，使生產(chǎn)能力有所增加。

蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度是指單位傳熱面積上單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水量，單位為kg/(m2·h)，常采用生產(chǎn)強(qiáng)度U作為衡量蒸發(fā)器性能的標(biāo)準(zhǔn)。若為沸點(diǎn)進(jìn)料，且忽略熱損失，則：

由上式可以看出，欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，必須設(shè)法提高蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)和傳熱溫度差。2蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度

傳熱溫度差主要取決于加熱蒸氣和冷凝器中二次蒸氣的壓強(qiáng)。傳熱溫度差的提高是有一定限度的，原因如下：加熱蒸氣的壓強(qiáng)越高，其飽和溫度也越高，但是加熱蒸氣常受工廠(chǎng)的供汽條件所限。提高冷凝器的真空度，使溶液的沸點(diǎn)降低，也可以加大溫度差，但是冷凝器真空度的提高也是受到限制的，一般冷凝器中的壓強(qiáng)不低于10~20kPa。為了控制沸騰操作局限于泡核沸騰區(qū)，也不宜采用過(guò)高的傳熱溫度差。

一般來(lái)說(shuō)，增大總傳熱系數(shù)是提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的主要途徑?？倐鳠嵯禂?shù)K值取決于對(duì)流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。蒸氣冷凝傳熱系數(shù)通常比溶液沸騰傳熱系數(shù)大，即傳熱總熱阻中，蒸氣冷凝側(cè)的熱阻較小。在蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和操作中，必須考慮及時(shí)排除蒸氣中的不凝氣，否則，其熱阻將大大增加，使總傳熱系數(shù)下降。特點(diǎn)：熱阻在管內(nèi)垢層及管內(nèi)沸騰傳熱一方提高傳熱系數(shù)的措施：

1、定期清理垢層；

2、加快流體的循環(huán)速度：自然循環(huán)→強(qiáng)制循環(huán)

3、加熱微量阻垢劑以延緩形成垢層；在處理有結(jié)晶物析出的物料時(shí)，可加入少量晶種（結(jié)晶顆粒），使結(jié)晶盡可能在溶液主體中進(jìn)行，而不是在加熱面進(jìn)行。

添加表面活性劑：表面活性劑降低了相界面之間的張力，從而產(chǎn)生了潤(rùn)濕、抗再黏附作用。既增大了沸騰傳熱系數(shù)、又可使沸騰側(cè)的加熱面不生成垢層。

提高傳熱系數(shù)的方法4、管型改造：

表面多孔管：在普通金屬管內(nèi)或外表面加上一薄層多孔金屬，使換熱表面具有大量穩(wěn)定的汽化核心，使沸騰傳熱系數(shù)比光管提高10倍以上。提高傳熱系數(shù)的措施：第三節(jié)多效蒸發(fā)P二次蒸汽平流流程錯(cuò)流流程逆流流程并流流程按料液與二次蒸汽的走向分為一、多效蒸發(fā)及其流程原料液加熱蒸汽至冷凝器

完成液123冷凝水冷凝水冷凝水

并流加料法的三效蒸發(fā)裝置流程示意圖1并流法思考1：P1、P2、P3大小順序？P二次蒸汽123并流流程：思考2：并流流程優(yōu)、缺點(diǎn)①料液可自動(dòng)流入下一效，無(wú)需泵輸送；②溶液會(huì)自蒸發(fā)而產(chǎn)生更多的蒸汽；③傳熱推動(dòng)力依次減小；④K依次減??；2逆流法優(yōu)、缺點(diǎn)：

①料液需用泵送入下一效,沒(méi)有自蒸發(fā)；②傳熱推動(dòng)力較為均勻；

效數(shù)多時(shí)，也可采用順流和逆流并用的操作，稱(chēng)為混流法，這種流程可協(xié)調(diào)兩種流程的優(yōu)缺點(diǎn)，適于粘度極高料液的濃縮。

3平流法

原料液分別加入各效中，完成液也分別自各效底部取出，蒸氣流向仍是由第一效流至末效。此種流程適用于處理蒸發(fā)過(guò)程中伴有結(jié)晶析出的溶液。4混（錯(cuò)）流法P123平流流程優(yōu)、缺點(diǎn)：①各效獨(dú)立進(jìn)料，傳熱狀況均較好；②物料停留時(shí)間較短平流流程：P二次蒸汽123優(yōu)、缺點(diǎn)：①兼有并、逆流的優(yōu)點(diǎn)；②操作復(fù)雜；錯(cuò)（混）流流程：思考：1、粘度隨濃度變化很大的料液，宜采用哪一種流程？平流、逆流或錯(cuò)流2、當(dāng)最后濃縮液在高溫下易被破壞時(shí)，宜采用哪一種流程？

并流3、當(dāng)進(jìn)料幾乎是飽和液時(shí)，宜采用哪一種流程？

平流二、提高生蒸汽熱能利用程度的措施采用多效額外蒸汽的引出蒸汽再壓縮采用熱泵蒸發(fā)流程冷凝水的自蒸發(fā)假設(shè)有n+1效，除最后一效外，每一效均抽出額外蒸汽，分別為E1、E2、……En。于是額外蒸汽的引出-----1kg生蒸汽可換取2kg的額外蒸汽(理想情況)不引出額外蒸汽時(shí)，有則總的額外蒸汽引出量E=nkg蒸汽再壓縮

如將低品位的蒸汽壓縮，提高其品位，則將大大提高蒸發(fā)系統(tǒng)的熱能經(jīng)濟(jì)性。

噴射壓縮

利用文丘里管，使高壓蒸汽（工作蒸汽）以高速通過(guò)文丘里管，在喉部形成低壓，將低壓二次蒸汽吸入，混合成中壓蒸汽。實(shí)際上是使用有效能位較高的蒸汽與有效能位較低的蒸汽混合，成為有效能位中等的蒸汽，可直接作為蒸發(fā)系統(tǒng)的加熱蒸汽。

機(jī)械壓縮

是將低壓二次蒸汽采用壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，成為高壓蒸汽。它消耗的是機(jī)械能，但不需要高壓蒸汽。

以氨為工作介質(zhì)，高溫、高壓的氨蒸汽作為蒸發(fā)器的加熱介質(zhì)在加熱室內(nèi)冷凝，使溶液蒸發(fā)，生成二次蒸汽。冷凝后的高壓液氨經(jīng)膨脹閥降溫后進(jìn)入表面冷凝器，在其中與二次蒸汽接觸，吸收熱量，自身汽化成低壓氨蒸汽，然后再用壓縮機(jī)壓縮到高溫高壓，完成一個(gè)工作循環(huán)。采用熱泵蒸發(fā)流程

將冷凝水減壓而自蒸發(fā)，與二次蒸汽一起進(jìn)入下一效作為加熱蒸汽用。冷凝水的自蒸發(fā)連續(xù)式、間歇式常壓式、減壓式、加壓式循環(huán)式蒸發(fā)器：*

單程式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器、懸框式蒸發(fā)器、列文式蒸發(fā)器（外循環(huán)蒸發(fā)器）自然循環(huán)：由于溶液在加熱室不同位置上的受熱程度不同，產(chǎn)生了密度差而引起的循環(huán)運(yùn)動(dòng)；強(qiáng)制循環(huán)：依靠外加動(dòng)力迫使溶液沿一個(gè)方向作循環(huán)運(yùn)動(dòng)。第四節(jié)蒸發(fā)設(shè)備優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等，應(yīng)用十分廣泛。缺點(diǎn)：（1）循環(huán)速度較低，管內(nèi)流速<0.5m/s；（2）溶液在加熱室中不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液粘度大、沸點(diǎn)高，有效溫度差小。（3）設(shè)備的清洗和維修也不夠方便。中央循環(huán)管式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型）其截面積一般為其它加熱管總截面積的40～100%循環(huán)型料液生蒸汽應(yīng)用廣泛，適用于處理量大、結(jié)垢不嚴(yán)重的物系。細(xì)管：沸騰管或加熱管，直徑Ф25-75mm，長(zhǎng)徑比20-40升膜式蒸發(fā)器-----價(jià)廉降膜式蒸發(fā)器-----價(jià)廉刮板式蒸發(fā)器升-降膜式蒸發(fā)器溶液在蒸發(fā)器中只通過(guò)加熱室一次，不作循環(huán)流動(dòng)。溶液通過(guò)加熱室時(shí)，在管壁上呈膜狀流動(dòng)，故習(xí)慣上又稱(chēng)為液膜式蒸發(fā)器。

用于熱敏性、高粘性、易結(jié)垢產(chǎn)品的濃縮、蒸餾或提純。溶液不循環(huán)帶來(lái)好處有：（1）溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；（2）整個(gè)溶液的濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。

單程型料液在加熱管內(nèi)受熱汽化，生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升（常壓下汽速為20～50m/s，減壓下汽速可達(dá)100至160m/s或更大些）。溶液被上升的蒸汽所帶動(dòng)，沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸發(fā)，汽、液混合物在分離器內(nèi)分離。單程型升膜式蒸發(fā)器加熱管直徑約為25～50mm，管長(zhǎng)和管徑之比約為100～150分離器單程型升膜式蒸發(fā)器優(yōu)點(diǎn)：溶液在蒸發(fā)器中不循環(huán)，停留時(shí)間很短，因而特

別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；由于溶液呈膜狀流動(dòng)，因而對(duì)流傳熱系數(shù)較大。缺點(diǎn)：

對(duì)進(jìn)料負(fù)荷的波動(dòng)相當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)計(jì)或操作不適當(dāng)時(shí)不易成膜，此時(shí)，對(duì)流傳熱系數(shù)將明顯下降。適用場(chǎng)合：適用于黏度較小的（小于0.05Pa·s）、蒸發(fā)量較大、易受熱分解的熱敏性溶液者；不適用于粘度很大，易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料的蒸發(fā)。單程型降膜式蒸發(fā)器料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并在此過(guò)程中蒸發(fā)增濃，在其底部得到濃縮液。

降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大（0.05～0.45Pa·s）、蒸發(fā)量較小、熱敏性的物料。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小，仍不適用易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料。布膜裝置單程型刮板式蒸發(fā)器適用于黏度較大（大于1～10Pa·s及以上者）。優(yōu)點(diǎn)：熱阻影響小，傳熱系數(shù)大，停留時(shí)間短，一般為數(shù)秒或幾十秒，故可適應(yīng)于高粘度（如栲膠、蜂蜜等）和易結(jié)晶、結(jié)垢、含固體、熱敏性的物料。缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，處理量很小且制造安裝要求高。

刮板結(jié)構(gòu)：加熱管是一根垂直的空心管，圓管外有夾套，內(nèi)通加熱蒸氣，圓管內(nèi)裝可以旋轉(zhuǎn)的攪拌葉片。原理：原料液沿切線(xiàn)方向進(jìn)入管內(nèi)，由于受離心力、重力及葉片的刮帶作用，在管壁上形成旋轉(zhuǎn)下降的薄膜，并不斷的被蒸發(fā)，完成液由底部排出。一、結(jié)晶的原理

固體物質(zhì)以晶體狀態(tài)從蒸氣、液體熔化物或溶液中析出的過(guò)程稱(chēng)為結(jié)晶。結(jié)晶過(guò)程可分為溶液結(jié)晶、熔融結(jié)晶、升華結(jié)晶和沉淀結(jié)晶四類(lèi)。

結(jié)晶過(guò)程的特點(diǎn)：（1）能夠獲得高純度的產(chǎn)品；（2）對(duì)于揮發(fā)度較接近的體系，或恒沸物，或熱敏性物系，若熔點(diǎn)相差較大，就可用結(jié)晶法分離；（3）結(jié)晶熱一般只有汽化熱的1/3~1/10