《食品工程原理》课程PPT教学课件（A）第11章 蒸发

第11章蒸发

第11章 蒸发

1.蒸发操作与特点使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。分离的基础：溶质与溶剂的挥发性不同

1．蒸发操作与特点 ◼ 使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出 蒸汽的单元操作称为蒸发，所采用的设备 称为蒸发器。 ◼ 分离的基础：溶质与溶剂的挥发性不同

蒸发操作有两个目的：1）浓缩溶液（即脱除溶剂，制取浓缩液）：2）净化溶剂（即脱除溶质，制取纯净的溶剂）。本章介绍水溶液的蒸发

◼ 蒸发操作有两个目的： ◼ 1）浓缩溶液（即脱除溶剂，制取浓缩液）； ◼ 2）净化溶剂（即脱除溶质，制取纯净的溶 剂）

蒸发操作中的几个概念生蒸汽：从系统外引来用作加热的水蒸汽。二次蒸汽：蒸发操作中产生的蒸汽。单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，不再利用其冷凝热的蒸发操作。多效蒸发：将前一效的二次蒸汽引入下一效（蒸发器）作为加热热源的串联蒸发操作。额外蒸汽：多效蒸发中，将某一效的二次蒸汽弓出一部分用作其他加热目的的蒸汽（这部分蒸汽不再引入下一效）

蒸发操作中的几个概念 ◼ 生蒸汽：从系统外引来用作加热的水蒸汽。 ◼ 二次蒸汽：蒸发操作中产生的蒸汽。 ◼ 单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，不再利用其冷 凝热的蒸发操作。 ◼ 多效蒸发：将前一效的二次蒸汽引入下一效（蒸 发器）作为加热热源的串联蒸发操作。 ◼ 额外蒸汽：多效蒸发中，将某一效的二次蒸汽引 出一部分用作其他加热目的的蒸汽（这部分蒸汽 不再引入下一效）

蒸发可以在不同的压强下进行，如果在减压下进行，则称为真空蒸发。真空蒸发多用于热敏性物料的浓缩蒸发操作是一个传热过程，其传热特点是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的恒温差传热过程

◼ 蒸发可以在不同的压强下进行，如果在减 压下进行，则称为真空蒸发。真空蒸发多 用于热敏性物料的浓缩。 ◼ 蒸发操作是一个传热过程，其传热特点是 传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液 沸腾间的恒温差传热过程

单效蒸发2

2．单效蒸发

2.1溶液的沸点和温度差损失一定压强下，溶液的沸点较纯水的高，两者沸点之差，称为溶液的沸点升高。溶液的沸点由压强、溶液浓度和溶质性质所决定。一般的稀溶液或有机胶体溶液的沸点升高较小，而无机盐溶液沸点升高较大。设加热蒸汽的温度为T，二次蒸汽温度为T，溶液的沸点为t，则总温差为：△t=T- T"实际传热温差（有效温差）为：△t=T-t两者之差称为蒸发器的温度差损失：△=△t-△t=t-T"或EA+T

2．1溶液的沸点和温度差损失 ◼ 一定压强下，溶液的沸点较纯水的高，两者沸点之差，称 为溶液的沸点升高。溶液的沸点由压强、溶液浓度和溶质 性质所决定。一般的稀溶液或有机胶体溶液的沸点升高较 小，而无机盐溶液沸点升高较大。 ◼ 设加热蒸汽的温度为T，二次蒸汽温度为T′，溶液的沸点为t， 则总温差为： ◼ Δt0=T- T′ ◼ 实际传热温差（有效温差）为： ◼ Δt＝T-t ◼ 两者之差称为蒸发器的温度差损失： ◼ Δ＝Δt0-Δt＝t-T′ ◼ 或 t=Δ+T′

造成温度差损失的原因有3个方面因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失么A的计算有两种方法：用吉辛柯公式：4=0.0162(T+273)式中：-常压下由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃；T-操作压强下二次蒸汽的温度，℃：r-操作压强下二次蒸汽的汽化潜热，kj/kg。对于一般食品工业所处理的溶液，的数值可参考糖液的数据，表11-1

造成温度差损失的原因有3个方面： ◼ 因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失Δ′ ◼ Δ′的计算有两种方法： ◼ 用吉辛柯公式： ◼ 式中：-常压下由于溶液蒸汽压下降而引起的温 度差损失，℃； ◼ T′-操作压强下二次蒸汽的温度，℃； ◼ r′-操作压强下二次蒸汽的汽化潜热， kJ/kg。 ◼ 对于一般食品工业所处理的溶液，的数值可参 考糖液的数据，表11-1。 ' ' ' 2 ' 0.0162( 273) a r T  +  =

应用杜林规则：杜林规则指出溶液的沸点和相同压强下溶剂沸点之间呈线性关系。因此，只要有了杜林线（即t=ktw+b），即可求得不同浓度、压强下的溶液沸点

◼应用杜林规则：杜林规则指出溶液 的沸点和相同压强下溶剂沸点之间 呈线性关系。因此，只要有了杜林 线（即t=ktw+b），即可求得不同 浓度、压强下的溶液沸点

由液层静压效应而引起的温度差损失”设液面上方的压强为p，溶液液层高度为h溶液密度为o，则溶液中层的压强，亦即溶Pm=Po+Pgh液中部的平均压强为：设对应于p.和p.溶液的沸点分别为T和t，则由液层静压引起的温度差损失为：△"=tm-T'般T和t.可直接由p和p.查水的饱和温度（即水的沸点）

由液层静压效应而引起的温度差损 失Δ″ ◼ 设液面上方的压强为p0，溶液液层高度为h， 溶液密度为ρ，则溶液中层的压强，亦即溶 液中部的平均压强为： ◼ 设对应于p0和pm溶液的沸点分别为T′和tm，则 由液层静压引起的温度差损失为： ◼ 一般T′和tm可直接由p0和pm查水的饱和温度 （即水的沸点）。 2 0 gh pm p  = + Δ″＝tm- T′