单效蒸发及计算.docx

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1、单效蒸发及计算-可编辑修改--可编辑修改-2.溶液稀释热不可忽略的情况2.蒸发器的传热系数2加热蒸汽的经济性3传热面积计算一.物料衡算二.能量衡算1.可忽略溶液稀释热的情况三.传热设备的计算1.传热的平均温度差四.蒸发强度与加热蒸汽的经济性1.蒸发器的生产能力和蒸发强度一.物料衡算(materialbalance)-可编辑修改--可编辑修改--可编辑修改--可编辑修改-对图片5-13所示的单效蒸发器进行溶质的质量衡算，可得巧.=(P-W-上勺由上式可得水的蒸发量及完成液的浓度分别为(5-1)F-W(5-2)式中F原料液量，kg/h;-可编辑修改-W水的蒸发量，kg/h;L完成液量，kg/h

2、;x0料液中溶质的浓度，质量分率；x1完成液中溶质的浓度，质量分率。二.能量衡算(energybalance)仍参见图片(5-13),设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出，则由蒸发器的热量衡算得+瓯二研。少"的(5-3)或小口件-儿产即田+伊-期内-时尸3(5-3句式中D加热蒸汽耗量,kg/h;H加热蒸汽的始，kJ/kg;h0原料液的始，kJ/kg;H'二次蒸汽的始，kJ/kg;h1完成液的始，kJ/kg;hc冷凝水的始，kJ/kg;QL蒸发器的热损失，kJ/h；Q蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/ho由式5-3或5-3a可知，如果各物流的始值已知及热损失给定，即可求出加热蒸汽用量D以及蒸发器

3、的热负荷Q。溶液的始值是其浓度和温度的函数。对于不同种类的溶液,其始值与浓度和温度的这种函数关系有很大的差异。因此，在应用式5-3或5-3a求算D时，按两种情况分别讨论：溶液的稀释热可以忽略的情形和稀释热较大的情形。1.可忽略溶液稀释热的情况-可编辑修改-大多数溶液属于此种情况。例如许多无机盐的水溶液在中等浓度时，其稀释的热效应均较小。对于这种溶液，其始值可由比热容近似计算。若以0c的溶液为基准，则%"山（5-4）&=%（5-4句将上二式代入式5-3a得DfH-瓦＞而、声-胪月心-RC5-3+0」55-3b）式中t0原料液的温度，C；t1完成液的温度，C；co原料液的比热容，H/价'#；c

4、i完成液的比热容，价飞）；当溶液溶解的热效应不大时，其比热容可近似按线性加合原则，由水的比热容和溶质的比热容加合计算，即'.1-/1।:1.（5-5）二-1"二'-（5-5a）式中cw水的比热容，H［阻’c）；CB溶质的比热容，H/（kg'c）。将式5-5与5-5a联立消去CB并代入式5-2中，可得伊-如心二附「眈〜再将上式代入式5-3b中，并整理得年…小加"吃一仁川吗二护啰y用尸比脑力尸口（56）-可编辑修改-由于已假定加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排出，则上式中的即为加热蒸汽的冷凝潜热，即:-/--，（5-7）但由于溶液的沸点升高，二次蒸汽的温度与溶液温度t1并不相同（下面还要详细讨论）

5、。但作为近似，可以认为（5-8）式中r——加热蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg;r'——二次蒸汽的冷凝潜热，kJ/kg。将式5-7及式5-8代入式5-6中，可得o小叱,叫色飞八%（5-9）上式表示加热蒸汽放出的热量用于：（1）原料液由t0升温到沸点t1;（2）使水在t1下汽化成二次蒸汽以及（3）热损失。若原料液在沸点下进入蒸发器并同时忽略热损失，则由式5-9可得单位蒸汽消耗量e为_D_rw(5-10)般水的汽化潜热随压力变化不大，即r列，则采用单效蒸发，理论上每蒸发1kg水约需1kg加热蒸汽。但实际上，由于溶液的热效应和热损失等因素，e值约为1.1或更大。2.溶液稀释热不可忽略的情况.有些溶液，

6、如CaCl2、NaOH的水溶液，在稀释时其放热效应非常显著。因而在蒸发时，作为溶液稀释的逆过程，除了提供水分蒸发所需的汽化潜热之外，还需要提供和稀释热效应相等的浓缩热。溶液浓度越大，这种影响越加显著。对于这类溶液,其始值不能按上述简单的比热容加合方法计算,需由专门的始浓图查得。-可编辑修改-通常溶液的始浓图需由实验测定。图片(5-14)为以0c为基准温度的NaOH水溶液的始浓图。由图可见，当有明显的稀释热时，溶液的燃是浓度的高度非线性函数。取0H浓度/质量分数图5-14氢氧化料的嬉液图QM/N)-可编辑修改--可编辑修改-对于这类稀释热不能忽略的溶液，加热蒸汽的消耗量可直接按式5-3a计算

7、，即(5-3b)-可编辑修改--可编辑修改-三.传热设备的计算蒸发器的传热速率方程与通常的热交换器相同，即Q三爰』(5-11)式中S--蒸发器的传热面积，m2;K----蒸发器的总传热系数，W/(m2.K);小心一传热的平均温度差，c；Q----蒸发器的热负荷，Wo-可编辑修改-式5-11中的热负荷Q可通过对加热器作热量衡算求得。当忽略加热器的热损失，则Q为加热蒸汽冷凝放出的热量，即产6（5-12）但在确定蒸发器的和K时