化工原理上册天津大学柴诚敬47－48学时.ppt

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1、第六章蒸发通过本章学习，掌握蒸发操作的特点、蒸发器的类型、蒸发过程计算，能够根据生产工艺要求和物料特性，合理选择蒸发器类型并确定适宜操作流程和条件。学习目的与要求16.1概述第六章蒸发2蒸发将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶液或回收溶剂的操作称为蒸发。蒸发操作的基本要点是向蒸发器连续提供足够的热量并及时移除汽化的溶剂。蒸发操作的基本要点一．蒸发的目的3蒸发操作的目的（1）制取增浓的液体产品如电解烧碱液的浓缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩、蔗糖水溶液及各种果汁的浓缩等。（2）纯净溶剂的制取如海水淡化等。（3）同时制备浓溶液

2、和回收溶剂如中药生产中酒精浸出液的蒸发。一．蒸发的目的4二．蒸发的概念图6-1液体蒸发的简化流程动画235三．蒸发过程分类加压蒸发常压蒸发真空（减压）蒸发操作压力蒸发器进、出料状况间歇蒸发连续蒸发6单效蒸发多效蒸发二次蒸汽是否用作另一蒸发器的加热蒸汽并流逆流平流三．蒸发过程分类7四．蒸发操作的特点1．溶液的沸点升高由于不挥发溶质的存在使溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。对于垂直管式蒸发器，管内液柱的静压力及蒸汽在管道内的流动阻力也会引起溶液的沸点升高。沸点升高使传热推动力降低。82．热能的综合利用蒸发时需要消耗大量加热蒸汽，而溶剂汽化又产生相应量的二次蒸汽，因而强化

3、与改善蒸发器的传热效果，充分利用二次蒸汽的潜热，应给予足够的重视。四．蒸发操作的特点93．溶液的工艺特性蒸发过程中溶液的某些性质随着溶液的组成而改变。有些物料在浓缩过程中可能析出结晶、发泡、严重结垢、变性分解、黏度增高、腐蚀性增大等。在选择蒸发工艺和设备时需要认真考虑，尤其是蒸发器的防垢除垢技术，是世界性的热门研究课题。四．蒸发操作的特点10第六章蒸发6.2蒸发设备6.2.1循环型蒸发器11一、垂直短管型蒸发器图6-2中央循环管蒸发器1―加热室；2―中央循环管；3―蒸发室；4―外壳动画2412一、垂直短管型蒸发器图6-3悬筐式蒸发器1―加热蒸汽管；2―加热室；

4、3―除沫器；4―液沫回流管13二、垂直长管型蒸发器图6-4外热式蒸发器1―加热室；2―蒸发室；3―循环管动画2514图6-5列文式蒸发器1―加热室；2―加热管；3―循环管；4―蒸发室；5―除沫器；6―挡板；7―沸腾室二、垂直长管型蒸发器15图6-6强制循环性蒸发器1―加热管；2―循环泵；3―循环管；4―蒸发室；5―除沫器二、垂直长管型蒸发器16三、直接接触传热蒸发器图6-7直接接触传热的蒸发器1―燃烧室；2―点火管；3―测温管；4―外壳17四．循环型蒸发器的主要类型及其性能比较常用循环型蒸发器的结构特点及主要性能汇总于表6-1。18第六章蒸发6.2蒸发设备6.

5、2.1循环型蒸发器6.2.2单程型蒸发器19一．升膜式蒸发器图6-8升膜式蒸发器1―蒸发器；2―分离室；20图6-9降膜式蒸发器1―蒸发器；2―分离室；3―布膜器二．降膜式蒸发器动画2621三．升—降膜式蒸发器图6-11升―降膜蒸发器1―预热器；2―升膜加热室；3―降膜加热室；4―分离室22四．刮板薄膜蒸发器图6-12刮板薄膜蒸发器23五．单程型蒸发器性能的比较单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，一次通过加热室即达到所要求的组成。其突出优点是传热效率高，蒸发速度快，溶液在蒸发器内停留时间短，特别适用于热敏性物料的蒸发，因而在食品、生物

6、制品、制药等工业部门得到广泛应用。几种单程型蒸发器的结构特点与操作性能如表6-2所示。24第六章蒸发6.2蒸发设备6.2.1循环型蒸发器6.2.2单程型蒸发器6.2.3蒸发设备和蒸发技术的发展25一．开发新型、高效蒸发器新型高效蒸发器的研究开发有如下途径：（1）研制设备更加紧凑、提高液体速度、增加液膜湍动、缩短料液在设备中停留时间的高效、节能型蒸发器。（2）通过改进加热表面形状来提高加热效果。26（3）在蒸发器中插入不同形式的湍流元件，可使沸腾液体侧的对流传热系数大幅度提高。例如，在自然循环蒸发器内加入铜制填料，可造成液体的湍动，使沸腾传热系数提高50%以上。

7、（4）不同结构蒸发器的组合，如长管降膜—短管自然循环组合式蒸发器，不但提高了传热速率，而且减缓了结垢速率。一．开发新型、高效蒸发器27二．蒸发与其它单元操作结合将蒸发与其它化工单元操作结合，构成集成式的工艺流程，如蒸发干燥、蒸发分馏、蒸发结晶等。其中最具代表性的是强制循环蒸发结晶器及奥斯陆（Oslo）型蒸发结晶器，可在一个系统同时完成加热、蒸发及结晶等过程。28三、蒸发器传热的强化及防除垢技术（1）在蒸发器内插入多种形式的湍流构件，通过改变加热表面形状或其它增加液膜湍动措施来强化传热，并减缓结垢。（2）通过改变料液性质来提高传热效果，如加入适当的表面活性剂可使

8、总传热系数成倍提高；加入适当阻垢剂，则