23 第六章 蒸发6_1.pptx

第1页：第六章蒸发

第六章蒸发

§6.1概述§6.2单效蒸发器的计算§6.3多效蒸发§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施§6.5蒸发设备幻灯片1目录第六章蒸发

第2页：稀溶液中部分溶剂汽化

稀溶液中部分溶剂汽化

• 稀溶液中部分溶剂汽化、除去的单元操作，称为~。
• 蒸发操作的目的（1）获得浓缩的溶液（2）获得固体溶质（3）除去杂质§6.1概述
• 什么是蒸发?

第3页：蒸发设备：图，为减压式操作设备，为

蒸发设备：图，为减压式操作设备，为

3、蒸发设备-----间壁式换热器连续式、间歇式常压式、减压式、加压式除沫器二次蒸汽蒸发室加热室中央循环管不凝性气体（生蒸汽）冷凝器思考1：如图，为减压式操作设备，为什么图中冷凝器的放置高度要很高？

思考2：生蒸汽与二次蒸汽何者温度高？§6.1概述

第4页：除沫器二次蒸汽蒸发室加热室中央循环管

除沫器二次蒸汽蒸发室加热室中央循环管

除沫器二次蒸汽蒸发室加热室中央循环管不凝性气体（生蒸汽）冷凝器4、蒸发操作的特点：传质—传热*能耗大*从进口到出口传热温差逐渐减小（∵浓度↑，沸点↑）*易结垢、粘度逐渐变大而使传热条件恶化§6.1概述

第5页：6.2 单效蒸发器的计算已知

6.2 单效蒸发器的计算已知

• §6.2单效蒸发器的计算已知：F、x
• t
• x计算内容：L、W、加热蒸汽量D、加热面积一、物料衡算

第6页：能量衡算

能量衡算

二、能量衡算-----查焓浓图a.无明显浓缩热的体系§6.2单效蒸发器的计算稀释热

第7页：能量衡算（续）

能量衡算（续）

假定：①Hs-hs=R（加热蒸汽汽化潜热）；②h√h0；③H-h√r（二次蒸汽汽化潜热）；④Ql√0汽化1kg水所消耗的蒸汽量，其值约为1。

实际上D/W=1.1§6.2单效蒸发器的计算

第8页：b.有明显浓缩热的体系先按情况a计算

b.有明显浓缩热的体系先按情况a计算

b.有明显浓缩热的体系先按情况a计算，然后再校正。§6.2单效蒸发器的计算

第9页：加热面积A的计算K值约为1000~4

加热面积A的计算K值约为1000~4

三、加热面积A的计算K值约为1000~4500W/m2KPt取决于：冷凝器压力P、溶液浓度、蒸发室内液层深度，因此，t >T。

△=t-T-----传热温度差损失P′§6.2单效蒸发器的计算

第10页：加热面积A的计算K值约为1000~

加热面积A的计算K值约为1000~

• PP′
• 溶液沸点升高（与同压力下纯溶剂相比）------杜林规则查图步骤：P→水的沸点→由杜林线查得某一浓度下的溶液沸点。
• 蒸发室内液层深度引起的与设备结构有关，有些设备液柱可高达3~6m，有些设备中此项损失可不计。
• 二次蒸汽的阻力损失引起的此项影响很小，通常取1 ℃左右§6.2单效蒸发器的计算•引起传热温差损失△的原因：△=t-T-----传热温度差损失P′′

第11页：多效蒸发及其流程§6.3多效蒸发思考

多效蒸发及其流程§6.3多效蒸发思考

• 一、多效蒸发及其流程§6.3多效蒸发思考：P
• P
• P3大小顺序？P二次蒸汽123并流流程：并流流程优、缺点：①料液可自动流入下一效，无需泵输送；②溶液会发生闪蒸而产生更多的蒸汽；③传热推动力依次减小；④K依次减小；

第12页：P二次蒸汽123逆流流程优

P二次蒸汽123逆流流程优

P二次蒸汽123逆流流程优、缺点：①料液需用泵送入下一效；②传热推动力较为均匀；§6.3多效蒸发逆流流程：

第13页：P二次蒸汽123错流流程优

P二次蒸汽123错流流程优

P二次蒸汽123错流流程优、缺点：①兼有并、逆流的优点；②操作复杂；§6.3多效蒸发错流流程：

第14页：P123平流流程优

P123平流流程优

• P123平流流程优、缺点：①各效独立进料，传热状况均较好；②物料停留时间较短思考：
• 粘度随浓度变化很大的料液，宜采用哪一种流程？平流、逆流或错流
• 当料液温度较高或最后浓缩液在高温下易被破坏时，宜采用哪一种流程？并流
• 当进料几乎是饱和液时，宜采用哪一种流程？平流§6.3多效蒸发平流流程：

第15页：生产能力：单位时间的传热量或蒸发的

生产能力：单位时间的传热量或蒸发的

• 生产能力：单位时间的传热量或蒸发的水分量，用Q或W表示。生产强度：单位时间、单位面积的传热量或蒸发的水分量，用q或W/A表示。二、多效蒸发与单效蒸发的比较
• 多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，操作费比单效蒸发小；
• 多效蒸发生产能力比单效蒸发小，生产强度比单效蒸发小，故设备费比单效蒸发大。§6.3多效蒸发

第16页：生产能力：单位时间的传热量或蒸发的（续）

生产能力：单位时间的传热量或蒸发的（续）

证明：多效与单效相比，单位生蒸汽消耗量小。§6.3多效蒸发假设属理想情况，每一效D/W=1

第17页：6.3 多效蒸发注意

6.3 多效蒸发注意

§6.3多效蒸发注意：操作费减小的幅度并不与效数成正比，效数越多，操作费减小的幅度成下降趋势。

第18页：6.3 多效蒸发证明

6.3 多效蒸发证明

§6.3多效蒸发证明：多效与单效相比，生产能力低、生产强度小。

P

第19页：6.3 多效蒸发P故相同生产能力下

6.3 多效蒸发P故相同生产能力下

§6.3多效蒸发P故相同生产能力下，A′>A。因此，多效蒸发的设备费大。

而且，效数越多，设备费增大的幅度越大。A′A′A′因为

第20页：6.3 多效蒸发

6.3 多效蒸发

§6.3多效蒸发

本页内容以板书公式与图示推导为主，详细推导与图表见本页课件图片。

第21页：采用多效

采用多效

• 采用多效
• 额外蒸汽的引出
• 采用热泵蒸发流程
• 冷凝水的自蒸发§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施

第22页：采用多效§6.4提高生蒸汽热能利用程

采用多效§6.4提高生蒸汽热能利用程

•采用多效§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施

本页内容以板书公式与图示推导为主，详细推导与图表见本页课件图片。

第23页：6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施假设

6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施假设

• §6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施假设有n+1效，除最后一效外，每一效均抽出额外蒸汽，分别为E
• E
• ……En。于是•额外蒸汽的引出-----1kg生蒸汽可换取2kg的额外蒸汽(理想情况)

第24页：6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施

6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措施

§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施•额外蒸汽的引出-----1kg生蒸汽可换取2kg的额外蒸汽(理想情况)不引出额外蒸汽时，有

第25页：6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措

6.4 提高生蒸汽热能利用程度的措

则总的额外蒸汽引出量E=nkg§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施

第26页：二次蒸汽的焓比生蒸汽的焓大

二次蒸汽的焓比生蒸汽的焓大

二次蒸汽的焓比生蒸汽的焓大，若利用热泵给二次蒸汽加能，输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。

提高其温度、压力，使其循环使用，可使单效蒸发的能量利用率胜过3~5效的蒸发流程。

§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施•采用热泵蒸发流程

第27页：将冷凝水减压而自蒸发

将冷凝水减压而自蒸发

将冷凝水减压而自蒸发，与二次蒸汽一起进入下一效作为加热蒸汽用。

§6.4提高生蒸汽热能利用程度的措施•冷凝水的自蒸发

第28页：6.5 蒸发设备

6.5 蒸发设备

§6.5蒸发设备----------列管式换热器用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯

第29页：适用于处理量大

适用于处理量大

• 适用于处理量大、结垢不严重的物系。缺点：
• 循环速度较低，管内流速<0.5m/s；
• 溶液在加热室中不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液粘度大、沸点高，有效温度差小。
• 设备的清洗和维修也不够方便。

第30页：外循环式蒸发器

外循环式蒸发器

外循环式蒸发器

本页内容以板书公式与图示推导为主，详细推导与图表见本页课件图片。

第31页：降膜蒸发器

降膜蒸发器

降膜蒸发器

本页内容以板书公式与图示推导为主，详细推导与图表见本页课件图片。

第32页：降膜式蒸发器

降膜式蒸发器

降膜式蒸发器

适用于黏度在0.05～0.4Pa·s、蒸发量较小者

刮板式蒸发器

适用于黏度大于1～10Pa·s及以上者

第33页：特点：热阻在管内垢层及管内沸腾传热一

特点：热阻在管内垢层及管内沸腾传热一

• 特点：热阻在管内垢层及管内沸腾传热一方§6.5蒸发设备----------列管式换热器强化传热的措施：
• 定期清理垢层；
• 加快流体的循环速度：自然循环→强制循环
• 加热微量阻垢剂以延缓形成垢层；
• 在处理有结晶物析出的物料时，可加入少量晶种（结晶颗粒），使结晶尽可能在溶液主体中进行，而不是在加热面进行。
• 将管内沸腾改为膜状沸腾。