化工原理-蒸发.ppt

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1、化工原理（上册）化工原理6　蒸发6.1概述定义：浓缩溶液不挥发溶质与挥发性溶剂分离，获得浓度高的溶液或溶剂；加热（生）蒸汽、二次蒸汽，蒸发器分类：蒸汽利用：单效、多效蒸发；压力：常压蒸发，加压蒸发，减压（真空）蒸发.减压（真空）优点：1）省传热面积；2）利用低压（废热）蒸汽；3）适用热敏性溶液；4）热损失减少。缺点：1）μ↗、α↙、K↙；2）减压装置、能耗。流程：叙述P281图6-1传热过程蒸发基本流程.swf真空泵缓冲罐水分离器混合冷凝器冷却水二次蒸汽冷凝水疏水器加热室加热蒸汽原料液蒸发室完成液不凝气体特点：１.沸点升高，

2、Δt变小２．节省能源，大量汽化大量蒸汽消耗３．物料的工艺特性，析晶、结垢、分解、热敏性、高粘、强腐蚀设备差异：与换热器相比加热室＋分离室（蒸发室）详细在后面介绍重点：１．根据任务选择与设计蒸发器２．如何提高设备的生产能力和经济性可以替代的节能新单元操作：膜分离技术等用于海水脱盐，低浓度组分提取，药物浓缩，菌种等热敏性物质处理6.2蒸发器的形式一结构和特点加热室+分离室循环型:自然循环型--中央循环型中央循环管式蒸发器.swf、悬筐式悬筐蒸发器.swf、外热式外加热式蒸发器.swf、列文式列文式蒸发器.swf强制循环型强制循环

3、管式蒸发器.swfP282图6-2、6-3，6-4单程式（不循环）：升膜升膜式蒸发器.swf、降膜降膜式蒸发器.swf、升-降膜、刮板式转子式刮板蒸发器.swf、搅拌薄膜P285图6-5，6-6，6-7、10浸没燃烧式：烟道气直接式直接接触式蒸发器.swfP286图6-8二选型原则:满足工艺要求、保证质量，能力大，简单方便，经济。三辅助装置P287图6-9、10除沫器除沫器的主要形式.swf冷凝器干式逆流高位冷凝器.swf真空装置---气体压送装置悬筐列文单效外循环搅拌薄膜刮板浸没燃烧升膜降膜三效升降膜蒸发器果汁蒸发器三效蒸

4、发器加热室蒸发室原料F,x0,t0,c0,h0加热蒸汽D,Ts,Hs完成液L=F--W,x,t,c,h冷凝液D,Ts,hs二次蒸汽W,T1',H热损失QlAFWLDkg/h,x0x质量%,Ts,T1',t0t,℃,HshsHhkJ/kg,c0,ckJ/(kg.K),QlkJ/h6.3单效蒸发的计算单效蒸发计算示意图—P394图6-13符号说明计算项目：蒸发量Wkg/h；加热蒸汽消耗量D（Q）kg/h；蒸发器的传热面积Am2已知条件：生产任务与操作条件-------原料液的流量F、温度t0、浓度x0(质量分率)；完成液的浓度x

5、；加热蒸汽的压强ps(pa)(Ts)；冷凝器内的压强P(pa)依据：物料衡算式、焓衡算式、传热速率方程式一、蒸发量的计算总F=L+W溶质不挥发Fx0=Lx=(F–W)x二、加热蒸汽消耗量的计算蒸汽在饱和温度下排出冷凝液DHs+Fh0=Lh+WH+Dhs+QlD(Hs–hs)+Fh0=(F–W)h+WH+Ql则0℃液体焓为零（基准）、忽略浓缩热：hs=C*Ts–0=C*Ts；h0=C0t0–0=C0t0；h=Ct–0=Ct；则D(Hs–C*Ts)+FC0t0=(F–W)Ct+WH+QlC0=C*(1–x0)+CBx0C=C

6、*(1–x)+CBxC*溶剂、CB溶质kJ/kg.K当x<0.2C0≈C*(1–x0)C≈C*(1–x)若忽略浓缩热则∵Hs–C*Ts=RH–Ct≈r(H–C*T=r若C≈C*)如沸点进料t0=t,又C≈C0及Ql=0则D=W(H–Ct)/R≈Wr/RorD/W=(H–Ct)/R≈r/R--单位蒸汽消耗量表示经济程度，1~1.1三、　蒸发器的传热面积Q=D(Hs–hs)orQ=DR（热损失通过溶液再从外壁面走）或对于标准型的（热损失直接通过外壁面走）Q传=DR--QlΔtm=Δt=Ts–t沸点P291,关键是α２的提高,减少

7、污垢、提高流速等α1不凝性气体排放例1单效蒸发计算在单效蒸发器中每小时将2000kg的某种水溶液从10℅连续浓缩到30℅，蒸发操作的平均压强为40kpa，相应的溶液沸点为80℃，加热蒸汽绝压为200kpa，原料液的比热为3.77kJ/kg.K，蒸发器的热损失为12000W，假设溶液的稀释热可忽略，不考虑C与C0的区别，若K=1500W/(m2.K)，试求：（1）蒸发量W；（2）原料液温度分别为30℃。80℃与120℃时的加热蒸汽消耗量D，并比较它们的经济性；（3）30℃，80℃，120℃进料下所需的传热面积A.解：（1）蒸发

8、量WW=F(1-x0/x)=2000(1-0.1/0.3)=1333kg/h（2）加热蒸汽消耗量DD=[F(Ct-C0t0)+Wr+Q1]/R压强为40kpa,200kpa饱和蒸汽的汽化潜热分别为2312和2205kJ/kg料液温度为30℃时的蒸汽消耗量：D=[20003.77(80-3