幻灯片1目录 啖六章蒸参 s6.1概述 §62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 §6.6提高传热系数的方法 化工原理 第六章蒸发 1/53
化工原理 第六章 蒸发 1/53 §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 §6.6 提高传热系数的方法 幻灯片1目录
第六章 蒸发 §61概述 1、什么是蒸发? 溶剂s 将含有不挥发性溶质的 稀溶液中部分溶剂汽化、除 去的单元操作,称为蒸发。 2、蒸发操作的目的 溶质A(不挥发 (1)获得浓缩的溶液 (2)获得固体溶质 (3)除去杂质,得纯溶剂 加热 化工原理 第六章蒸发 2/53
化工原理 第六章 蒸发 2/53 第六章 蒸发 2、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，得纯溶剂 §6.1 概述 1、什么是蒸发? 将含有不挥发性溶质的 稀溶液中部分溶剂汽化、除 去的单元操作，称为蒸发。 溶剂S 溶质A（不挥发） 溶剂S 加热
§6.1概述 上不凝性气体 3、蒸发设备 +冷却水 间壁式换热器: 二次蒸汽 冷凝器 蒸发器(加热室,蒸发室) 除沫器 除沫器 冷凝器 料 蒸发 真空装置 思考1: 加热蒸 如图为减压式操作设备,蒸汽) 加热室 为什么图中冷凝器的放置 高度要很高? 冷凝水 思考2 生蒸汽与二次蒸汽何者温 水 度高? 完成液 化工原理 第六章蒸发单效蒸发器 3/53
化工原理 第六章 蒸发 3/53 冷却水 料液 加热蒸汽 冷凝水 水 完成液 单效蒸发器 3、蒸发设备 除沫器 二次蒸汽 蒸发室 加热室 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 间壁式换热器： 蒸发器(加热室，蒸发室) 除沫器 冷凝器 真空装置
§6.1概述 上不凝性气体 +冷却水 4、蒸发操作的特点: 二次蒸汽 冷凝器 传质一传热 ☆能耗大 除沫器 令从进口到出口传热温差料 蒸发 逐渐减小(浓度↑, 沸点↑) 加热蒸 ◆易结垢、粘度逐渐变大 加热室 而使传热条件恶化(生蒸汽 冷凝水 水 完成液 化工原理 第六章蒸发单效蒸发器 4/53
化工原理 第六章 蒸发 4/53 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 冷却水 料液 加热蒸汽 冷凝水 水 完成液 单效蒸发器 除沫器 二次蒸汽 蒸发室 加热室 （生蒸汽） 不凝性气体 冷凝器
5、蒸发过程的分类: 1)、按操作压力可分为 常压沸点>100℃饱和蒸汽压力高 减压沸点低: 优点:①△t↑②可利用废汽 ③热敏性物质沸点温度低,减少热损失 缺点:①真空装置 ②沸点↓,μ↑,α↓,K↓ ③二次蒸汽t↓,冷凝器温差 化工原理 第六章蒸发 5/53
化工原理 第六章 蒸发 5/53 5、蒸发过程的分类： 1)、按操作压力可分为 常压 沸点>100℃ 饱和蒸汽压力高 减压 沸点低： 优点：①Δtm ↑ ② 可利用废汽 ③热敏性物质 沸点温度低，减少热损失 缺点：①真空装置 ②沸点↓，μ↑，α↓，K↓ ③ 二次蒸汽t↓, 冷凝器温差
2)二次蒸汽利用 单效蒸发 多效蒸发「二次蒸汽用于下一效 操作压力、沸点低于上效 3)操作情况 连续式以X1出料沸点最高 间隙式一次加料→最终X1出料 连续加料维持液面,X1次出料 化工原理 第六章蒸发 6/53
化工原理 第六章 蒸发 6/53 2）二次蒸汽利用 单效蒸发 多效蒸发 二次蒸汽用于下一效 操作压力、沸点低于上效 3）操作情况 连续式 以X1出料 沸点最高 间隙式 一次加料→最终X1出料 连续加料 维持液面，X1一次出料
§62单效蒸发器的计算 已知:F、x、t、x1、Ts(ps)、操作压力pc 计算内容:L、W加热蒸汽量D加热面积S 62.1物料衡算与热量衡算 W,T’,H 物料衡算 总物料:F=W+L 蒸发室 溶质:Fx=Lx1 F, Xo, tosho 得:水分蒸发量:W=F(1--) D,T, H 加热室 完成液量:L=F-W=F 1,t1,h1 完成液组成:x1 .h F-W 化工原理 第六章蒸发 7/53
化工原理 第六章 蒸发 7/53 §6.2 单效蒸发器的计算 已知：F、x0、t0、x1、 TS(pS) 、操作压力pC 计算内容： L、 W、加热蒸汽量D、加热面积S 6.2.1 物料衡算与热量衡算 总物料：F=W+L 溶质： Fx0=Lx1 WF Fx x x x FWFL x x W F(1 0 1 1 0 1 0 − = =−= −= 完成液组成： 完成液量： 得：水分蒸发量： ) 蒸发室 加热室 W,T’,H’ F,x0,t0,h0 D,T,H D,T,hw L,x1,t1,h1 一、物料衡算
二、能量衡算 DH+Fh.=WH+(F-w)h,+Dhe+Q, Q=DH-h)=WH+(F-w), -Fho+Q D WH+(F-w)h,-Fho+Q w.T’,H 蒸发室 O ■对某些水溶液(如CaC12、Na0H等)在稀释时F,xo,t,h 有显著的放热效应,因而蒸发时除供给汽 化水分所需汽化潜热外,还需提供与稀释D,nH 热相应的浓缩热,且溶液浓度愈大,温度 愈高,这种影响愈显著 加热室 W h=∫(x,t) 1 0 /x1,t1,h1 --焓浓图 D.T.h 稀释热 化工原理 8/53
化工原理 第六章 蒸发 8/53 二、 能量衡算 ( ) 0 + − + + QDhhWFHWFhDH Lc1 + = ′ = ( ) , txfh -----查焓浓图 稀释热 h1 - h0 ( ) c L01 hH QFhhWFHW D − ′ +−−+ = 蒸发室 加热室 W,T’,H’ F,x0,t0,h0 D,T,H D,T,hc F-W QL x1,t1,h1 对某些水溶液(如CaCl2、NaOH等)在稀释时 有显著的放热效应，因而蒸发时除供给汽 化水分所需汽化潜热外，还需提供与稀释 热相应的浓缩热，且溶液浓度愈大，温度 愈高，这种影响愈显著。 ( ) ( ) c + − − +QFhhWFHWhHDQ L01 = − = ′
1200 200 160t 140℃ 120℃ 1000 0℃ 80℃ 800 60℃ 400 40 200 20℃ 0 40 100 NaOH浓度/质量分数 图7-21氢氧化钠的浓图 化工原理 第六章蒸发 9/53
化工原理 第六章 蒸发 9/53
如果不考虑溶液的稀释热 0 h, =c,t Co=CwI-Xo+CBo=Cw+CB-CwXo C1=c(1-x1)+c B=c+ B 两式相比 iC1-c}x→(-wk1=Fo-W 物衡计算:w=1 c)FcG4-t)+←D wH'+(-W)1-F1+Q H-h H-h H′c,t1=r:二次蒸汽的汽化潜热 Wr+fc D H-h=r:饱和蒸汽(加热)汽化潜热 化工原理 第六章蒸发 10/53
化工原理 第六章 蒸发 10/53 如果不考虑溶液的稀释热 000 = tch 111 = tch () ( ) = w0 − + = + − xcccxcx1cc 0wBw0B0 ( ) ( ) w1 1wBw1B1 = − + = + − xcccxcx1cc ( ) − = 01 − WcFccWF w H′-cwt1 =r’：二次蒸汽的汽化潜热 H- hc = r：饱和蒸汽（加热）汽化潜热 w1 w0 1 0 cc cc x x − − 两式相比： = 物衡计算： ⎟⎟⎠⎞ ⎜⎜⎝⎛ −= 10 xx 1FW ( ) r QttFcrW D +−+ L010 ′ = ( ) ( ) c L0101w hH QttFctcHW D − ′ +−+− = ( ) c L01 hH QFhhWFHW D − ′ +−−+ =