《化工原理蒸发》PPT课件.ppt

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1、第4章蒸发(Evaporation)4.1概述4.2单效蒸发与真空蒸发4.3多效蒸发4.4蒸发设备4.5蒸发过程和设备的强化与展望化工原理4.蒸发1、掌握内容单效蒸发过程与计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗量及传热面积计算；有并行温差及各种温度差损失的来由及计算。蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。2、熟悉内容真空蒸发的特点及其应用；多效蒸发的流程及其计算要点；蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；蒸发过程的强化。3、了解的内容蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；各种蒸发器的结构特点、性能及应用范围；蒸发器的选型原则。4.1概述（1）蒸发操作及其在工业中的应用蒸发——含有不挥发性溶

2、液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸汽的操作。蒸发操作的基本概念：加热蒸汽(生蒸汽)、二次蒸汽、单效蒸发、多效蒸发、常压蒸发、加压蒸发、减压蒸发4.1概述蒸发操作的工程目的①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。②蒸发—结晶联合操作以获得固体溶液③脱除杂质，制取纯净的溶剂。（2）蒸发操作的特点目的：物质的分离实质：热量传递。特点：含有不挥发溶液的沸腾传热。4.1概述①浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而形成垢层，使K下降。(要求：蒸发器的结构应防止或减少结垢，且加热面易清洗。)②溶液的物性对蒸发器的设计提出特殊要求。比如：对热敏性溶质，要求高温下停留时间较短。浓度增加

3、粘度大大增大，要求特殊结构。③需大量汽化热（如何节能？应考虑的重要问题。）④对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位>二次蒸汽的温位在指定p下，溶质的存在造成溶液沸点高4.1概述传热温差主要原因经济性及节能措施①经济性每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利用。②节能措施(1)多效蒸发(2)额外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再压缩(4)冷凝水热量利用（3）蒸发操作的分类多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。①按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发单效蒸发：将二次

4、蒸气不在利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸发操作。4.1概述②按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）蒸发常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大气污染，适用于临时性或小批量的生产。加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。4.1概述优点：传热温度差Δtm↑；可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽；可防止热敏性物料变质或分解；沸点温度低，减少热损失。缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备减压蒸发：沸点低适用于处理热敏性物料。4.1概述③按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发间歇蒸发:一次加料→最终X1出料或连

5、续加料维持液面，X1一次出料。溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多品种的场合。连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。4.1概述4.2单效蒸发与真空蒸发4.2.1单效蒸发流程4.2.2单效蒸发设计计算4.2.3蒸发器的生产能力与生产强度4.2.1单效蒸发流程4.2.1单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算内容①确定水的蒸发量——物料衡算②加热蒸汽消耗量——热量衡算③蒸发器所需传热面积－传热速率方程1、蒸发水量的计算因溶质蒸发过程不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即4.2.1单效蒸发设计计算原料F,x0,t0,cp0,h0加热蒸汽D,Ts,

6、,H二次蒸汽W,T/,H/加热室蒸发室水分蒸发量：完成液的浓度：完成液(F-W),x1,t1,cp0,h0冷凝液D,Ts,,hc4.2.2单效蒸发设计计算2、加热蒸汽消耗量的计算或若原料由预热器加热至沸点后进料，则D/W称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用率，也称蒸汽的经济性。If不计热损失，则∴单效蒸发的能耗很大，是很不经济的。4.2.2单效蒸发设计计算3、传热面积的计算其中4.2.2单效蒸发设计计算（1）传热平均温度差当加热蒸汽压强一定时，T=const，而t1=?温差损失溶液沸点升量液柱静压头4.2.2单效蒸发设计计算管道阻力，取1℃温度差损失的原因：①溶液沸点的升高。这是

7、由于溶液蒸汽压较纯溶剂(水)在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂(水)高；②蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。溶液沸点升高4.2.2单效蒸发设计计算常压下溶液沸点升高不同浓度的溶液在大气压下的沸点可通过实验测定。比如NaOH水溶液的沸点。4.2.2单效蒸发设计计算在文献和手册中，可查得常压1(atm)下某些溶液在不同浓度时的沸点数据，但是，在蒸发操作中，蒸发室的压力往往不是高于就是低于常压，计算