化工原理第六章蒸發(fā)

化工原理第六章蒸發(fā)2024/3/11化工原理第六章蒸發(fā)第一節(jié)概述一、蒸發(fā)的概念：揮發(fā)性溶劑，不揮發(fā)溶質(zhì)――加熱、沸騰－→溶劑部分汽化；溶液濃縮熱量供給→汽化→熱量衡算傳熱特

速率點(diǎn)蒸汽移出→濃縮→物料衡算方程沸騰現(xiàn)象溶液→沸點(diǎn)升高化工原理第六章蒸發(fā)裝置：下部有加熱室（管式換熱器）管外：加熱飽和蒸汽蒸發(fā)器管內(nèi)：溶液沸騰汽化濃縮液底部排出上部：分離室蒸汽與液沫分離，擋板除沫冷凝器化工原理第六章蒸發(fā)二、蒸發(fā)過(guò)程的分類：1、操作壓力常壓沸點(diǎn)>100℃飽和蒸汽壓力高減壓沸點(diǎn)低：(1)↑Δtm,(2)可利用廢汽(3)熱敏性物質(zhì)沸點(diǎn)溫度低，減少熱損失缺點(diǎn)：(1)真空裝置(2)沸點(diǎn)↓，μ↑，α↓，K↓(3)二次蒸汽t↓,冷凝器溫差化工原理第六章蒸發(fā)2、二次蒸汽利用單效蒸發(fā)多效蒸發(fā)二次蒸汽用于下一效操作壓力、沸點(diǎn)低于上效3、操作情況連續(xù)式以X1出料沸點(diǎn)最高間隙式一次加料→最終X1出料連續(xù)加料維持液面，X1一次出料化工原理第六章蒸發(fā)間隙式時(shí)，x值一直變化

間隙式生產(chǎn)能力>連續(xù)式（操作情況下），但間隙式存在非生產(chǎn)時(shí)間?；ぴ淼诹抡舭l(fā)三、蒸發(fā)過(guò)程總結(jié)1、實(shí)質(zhì)是傳熱過(guò)程2、沸點(diǎn)升高，傳熱溫差小于蒸發(fā)純?nèi)軇?、重視體系特性結(jié)垢、結(jié)晶熱敏物質(zhì)粘度與腐蝕性等化工原理第六章蒸發(fā)第二節(jié)單效蒸發(fā)討論對(duì)象：連續(xù)穩(wěn)態(tài)操作已知條件：加料量Fkg/h；質(zhì)量分?jǐn)?shù)x0；初溫t0；要求完成液濃度x1；加熱蒸汽TS(pS)飽和蒸汽；操作壓力pC任務(wù)：(1)計(jì)算水分蒸發(fā)量（二次蒸汽量）Wkg/h(2)加熱蒸汽消耗量Dkg/h(3)蒸發(fā)器傳熱面積S化工原理第六章蒸發(fā)一、單效蒸發(fā)器的計(jì)算物料衡算熱量衡算傳熱速率方程沸點(diǎn)升高關(guān)系式化工原理第六章蒸發(fā)1、蒸發(fā)量w以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，物料衡算：化工原理第六章蒸發(fā)2、加熱蒸汽消耗量D：以單位時(shí)間為基準(zhǔn)，焓衡算，0℃焓值為0H：TS(PS)下飽和蒸汽的焓值；H’：二次蒸汽焓值；h0,h1使用焓濃圖查得hw：TS下飽和冷凝水的焓值。化工原理第六章蒸發(fā)

如果不考慮溶液的稀釋熱化工原理第六章蒸發(fā)

r’：二次蒸汽的汽化潛熱r：飽和蒸汽（加熱）汽化潛熱化工原理第六章蒸發(fā)

討論：(1)若沸點(diǎn)進(jìn)料，t0=t1，且QL=0

（蒸發(fā)1kg水蒸汽量）(2)由于蒸汽汽化潛熱隨溫度（p）變化不大

考慮到r與r’的差別及QL，D

1.1w化工原理第六章蒸發(fā)3、蒸發(fā)器的傳熱面積：若不考慮熱損失：Q=Dr且整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程是恒溫差過(guò)程：K值的計(jì)算：α冷凝>α沸騰化工原理第六章蒸發(fā)管內(nèi)溶液沸騰傳熱的影響因素物性蒸發(fā)器形狀沸騰傳熱形式操作條件K值一般為實(shí)驗(yàn)求取?；ぴ淼诹抡舭l(fā)二、濃縮熱與溶液的焓濃圖NaCl、CaCl2稀釋時(shí)放熱，濃縮時(shí)需加熱，濃度變大時(shí)影響越大。溶液的焓值由焓濃圖查出。實(shí)例：不考慮濃縮熱，相同傳熱面積S下，處理量F與實(shí)際的高6％?；ぴ淼诹抡舭l(fā)三、蒸發(fā)設(shè)備中的溫度差損失t1實(shí)際條件(1)溶液沸點(diǎn)升高下的沸點(diǎn)(2)蒸發(fā)器液層壓強(qiáng)(3)蒸發(fā)器

冷凝器的壓降化工原理第六章蒸發(fā)1、溶液沸點(diǎn)升高――杜林規(guī)則

’：與溶液的種類、濃度、蒸汽壓力有關(guān)(1)手冊(cè)上可以查到常壓下的溶液沸點(diǎn)(2)杜林規(guī)則：（壓強(qiáng)影響）化工原理第六章蒸發(fā)

兩種不同壓力下溶液的沸點(diǎn)差與另一種標(biāo)準(zhǔn)液體在相應(yīng)壓力下的沸點(diǎn)差的比值為常數(shù)。(1)水的關(guān)系可以查圖表(2)已知兩組數(shù)據(jù)tA與tA0，可求另一tA’化工原理第六章蒸發(fā)2、液體靜壓頭和加熱管內(nèi)磨擦損失影響：(1)保持一定的液位：(加熱管長(zhǎng)的1/2－2/3）(2)動(dòng)液位

取平均壓強(qiáng)―加熱管中部p：液面上的壓強(qiáng)；L：加熱管底部以上液層高；ρ：液體的平均密度。*加熱管內(nèi)流速較大時(shí)，磨擦損失增大液體平均壓強(qiáng)?；ぴ淼诹抡舭l(fā)3、管道流體阻力產(chǎn)生壓降的影響pC<p二次蒸汽飽和溫度↓

溫度差損失十分明顯，注意選擇加熱蒸汽壓強(qiáng)！化工原理第六章蒸發(fā)第三節(jié)多效蒸發(fā)單效與多效的區(qū)別:在于二次蒸汽的利用。單效：D/W≈1或≈1.1多效：后效的蒸發(fā)室壓力和溶液沸點(diǎn)比原蒸發(fā)量低，二次蒸汽做為加熱蒸汽?；ぴ淼诹抡舭l(fā)理論上：一效1kg蒸汽

1kg水沸點(diǎn)進(jìn)料（各級(jí)），QL=0，二效1kg蒸汽

2kg水溫度差損失，三效1kg蒸汽

3kg水不同壓力下的值。實(shí)際上：D/W123451.10.570.40.30.27化工原理第六章蒸發(fā)一、多效蒸發(fā)的流程溶液與加熱蒸汽成并流－――→并流溶液與加熱蒸汽成逆流―――→逆流溶液與加熱蒸汽間或并逆流－→錯(cuò)流每一效加入原料液―――――→平流化工原理第六章蒸發(fā)1、并流法：(1)P>P1>P2>…>PC自流(2)t>t1>t2>…>tC閃蒸（高于沸點(diǎn)進(jìn)料）(3)濃度↑，T↓，μ↑，α↓(最后兩效嚴(yán)重）化工原理第六章蒸發(fā)2、逆流法：利用泵將物料打入下一效除末效外，低于沸點(diǎn)進(jìn)料X↑，T↑，μ不致太大，α不致過(guò)小3、錯(cuò)流法：合并1，2，如NaOH2-3-1，3-1-2等4、平流法：有結(jié)晶析出*部分二次蒸汽可作預(yù)熱料液化工原理第六章蒸發(fā)二、多效蒸發(fā)器的溫差損失和效數(shù)限制以三效為例：加熱蒸汽T化工原理第六章蒸發(fā)化工原理第六章蒸發(fā)相同條件下

t總<單效

t總，沸點(diǎn)↑越大，下降幅度越大，效數(shù)↑，

t總↓，各效

越小。*維持泡核沸騰5－7℃，（效數(shù)限制）電解質(zhì)溶液2－3效；糖水4－6效；海水淡化，（稀溶液）多一些?；ぴ淼诹抡舭l(fā)三、單效蒸發(fā)器與多效蒸發(fā)器生產(chǎn)能力比較1、生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度生產(chǎn)能力：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)水量。若QL=0，t0=t1，傳熱量全部用于蒸發(fā)蒸發(fā)量正比于傳熱速率：化工原理第六章蒸發(fā)生產(chǎn)強(qiáng)度：?jiǎn)挝粫r(shí)間單位面積蒸發(fā)水量U=W/S若QL=0，t0=t1

（忽略稀釋熱）Cp0=Cp1化工原理第六章蒸發(fā)Δt↑飽和蒸汽壓↑操作壓力↓不凝氣提高K結(jié)垢

i：物性、操作條件化工原理第六章蒸發(fā)2、單效與多效的比