2020化工原理蒸发第五章.ppt

可得加热蒸汽的消耗量为： 0 0 1 0 1 ) ( ) ( T c H Q t t Fc t c H W D w w ? ? ? ? ? ? ? 损 r Q t t Fc r W D 损 ? ? ? ? ? ) ( 0 1 0 如果沸点进料，且忽略热损失，则 r r W D ? ? r r W D e ? ? ? 单位蒸汽消耗量 用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率） （ 3 ）蒸发器传热面积的计算 由传热速率方程得 m t K Q A ? ? 由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差 传热， ，且蒸发器的热负荷 ， 所以有 t T t ? ? ? m Dr Q ? ) ( ) ( t T K Dr t T K Q A ? ? ? ? 5.3 多效蒸发 ① 利用二次蒸汽的潜热 ② 利用冷凝水的显热（如预热原料液 ) 第一效： ， 1kg 生蒸汽在第一效中 可产生 1kg 的二次蒸汽，将此 1kg 二次蒸汽（ ） 引入第二效又可蒸发 1kg 水蒸气。 1 1 ? W D ? 1 W D ? 1 W 5.3.1 多效蒸发蒸汽的经济性（利用率） 第二效： ， 1kg 生蒸汽在双效中 的总蒸发量 ， 所以 依次 类推： 三效 ， …… ， 效 D W W ? ? 1 2 D W W W 2 2 1 ? ? ? 3 ? D W n n D W ? 2 ? D W 第五章 蒸发 ? 概 述 ? 在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物理性 操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，为了得到符合标准的 产品，常 将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而 使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。 ? 5.1.1 蒸发分离的依据 ? 利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。 7.1.2 蒸发操作的目的 ? 获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品 ? 脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程 ? 去除杂质。 ? 蒸发操作的应用 ? ? (1) 制取液体产品。例如电解食盐水得到的 NaOH 稀溶液中， 含有约 18% 的 NaCl ，通过蒸发方法在除去大部分水的同时， 将 NaCl ? (2) 生产固体产品。将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却 使溶质结晶与溶液分离，从而获得固粒产品。例如，食盐精 ? (3) 制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥 发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。 ? 蒸发的流程 ? 用来进行蒸发的设备主要是蒸发器 和冷凝器。 ? 蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾 汽化，并移去，由加热室和分离室 两部分组成。 ? 蒸发操作时，溶液由分离室底部 加入，沿中央循环管流向加热室， 在加热室垂直管束内通过时与饱和 蒸汽间接换热，被加热至沸腾状态， 汽液混合物沿加热管上升，达到分 离室时蒸汽与溶液分离。为与加热 蒸汽相区别，产生的蒸汽称为二次 蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器被除去。 溶液仍在中央循环管与加热管中进 行循环，当达到浓度要求后称为完 成液，从蒸发器底部排出。 冷凝水 加热蒸汽 料液 二次蒸汽 完成液 水 冷却水 不凝性气体 ? 蒸发的分类 ? 按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 ? 真空蒸发的优点： ? 1. 减压下溶液沸点 t1 降低，使蒸发器的传热推动力 Δt=T -t1 增大， 因而，对一定的传热量 Q ，可节省蒸发器的传热面积 S 。 ? 2. 蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能耗。 ? P↓,T ↓,Δt 一定， Q 不变 ? 3. 适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变质的物 料。 ? 4. 减少蒸发器的热损失。 ? 真空操作的缺点： ? 1. 溶液的沸点降低，使粘度增大，导致总传热系数下降 ? 2. 动力消耗大。因需要有造成减压的装置。 ? 按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发 ? 自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。 汽化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低， 汽化速率低 ? 沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液 的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高 ? 按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发 ? 单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热 的操作 ? 多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽， 以利用其冷凝热的串联操作 ? 蒸发的特点 ? 从蒸发的过程可以看出，蒸发操作总是从溶液中分离出 部分溶剂，而过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另 一侧的溶液沸腾间的传热过程，溶剂的汽化速率由传热速 率控制，故蒸发属于热量传递过程。同时，蒸发器也是一 种换热器。但蒸发操作和设备与一般的传热过程有所不同。 ? 蒸发具有下述特点： ? 传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾