《化工原理》课程教学资源（知识点讲解）5.2单效蒸发

不凝性气体单效蒸发冷却水其流程简单，所涉及的变量少，计二次蒸汽算简单，是多效蒸发过程的基础。原料液单效蒸发的计算加热蒸汽W,H'冷凝水分离室兰F,Xo, to浓缩液水Cpo, ho1-蒸发器2-冷凝器D, T,H已知：F、Xo、to、Xi加热室(F-W),X计算内容：W、D、Ati,Cpi, h计算公式：物料衡算D, T, h.热量衡算传热速率方程GLL

其流程简单，所涉及的变量少，计 算简单，是多效蒸发过程的基础。 单效蒸发 单效蒸发的计算 分离室 W, H’ F, x0 , t0 cp0, h0 D, T, H D, T, hc (F-W), x1 t1 , cp1, h1 加热室 已知：F、x0、t0、x1 计算内容：W、D、A 计算公式： 物料衡算 热量衡算 传热速率方程 GLL

单效蒸发计算物料衡算：Fx=(F-W)x,=LxW= F(1_)水分蒸发量：xi热量衡算：DH+Fh=WH'+(F-W)h,+Dh。+QD---加热蒸气消耗量W,HH----加热蒸气的H---二次蒸气的焰ho---原料液的焰分离室h----完成液的F,xo, toCpo, hoh.----冷凝水的烩Q---蒸发器的热负荷D, T, HQ1----蒸发器的热损失加热室(F-W),X)ti,Cpi,h加热蒸气消耗量：WH'+(F-W)h -Fh,+Q)D,T, heD=H-h.GLL

单效蒸发计算 分离室 W, H’ F, x0 , t0 cp0, h0 D, T, H D, T, hc (F-W), x1 t1 , cp1, h1 加热室 物料衡算： Fx0 =(F-W)x1 =Lx1 水分蒸发量： (1 ) 1 0 x x W  F  热量衡算： DH Fh WH  F W h  Dhc  QL    0 1 ( ) D -加热蒸气消耗量 H -加热蒸气的焓 H’-二次蒸气的焓 h0 -原料液的焓 h1 - 完成液的焓 hc - 冷凝水的焓 Q -蒸发器的热负荷 QL -蒸发器的热损失 加热蒸气消耗量： c L H h WH F W h Fh Q D        1 0 ( ) GLL

1200100080溶液浓缩热较大的情况as60℃50h= f(x,t)-查烩浓图A0200溶液浓缩热可忽略的情况b、s20℃h, =Cp,t100h= f(t)即：h, =Cpoto20608040NaOH质量分数/%对于水溶液的蒸发，所用加热蒸汽以冷凝水排出的情况：加热蒸气消耗量：Fcpo(t -t,)+Wr'+QlD=r可见，加热蒸气放出的热量用于：原料液的升温、产生二次蒸气和热损失。若原料液在沸点下进入蒸发器，并忽略热损失，则DWrD=或（单位蒸气消耗量，也称为蒸气的经济性WrGLL

加热蒸气消耗量： a、溶液浓缩热较大的情况 -查焓浓图 b、溶液浓缩热可忽略的情况 h  f x,t h  f t 0 0 0 h c t  p 1 1 1 h c t 即：  p 对于水溶液的蒸发，所用加热蒸汽以冷凝水排出的情况： r Fc t t Wr Q D P  L     ( ) 0 1 0 可见，加热蒸气放出的热量用于： 原料液的升温、产生二次蒸气和热损失。 若原料液在沸点下进入蒸发器，并忽略热损失，则 r Wr D   或 r r W D   （单位蒸气消耗量，也称为蒸气的经济性） GLL

传热速率方程bRa2AKAα,Aα.An不凝性气体QQ = KA△t冷却水传热面积AmK△tmT二次蒸汽Q= DrAt. =T -t =T -T-A原料液t取决于：冷凝器压力P加热蒸汽D,T,r溶液浓度冷凝水蒸发室内液层深度因此，t>T浓缩液水GLL1-蒸发器：2-冷凝器

传热速率方程 m K t Q A  Q  KAt m 传热面积  Q  Dr t T t m s    t 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 2 2 1 2 1 1 1 1 1 A Ra A b Ra KA  A  m        Ts T   t T P D,Ts ,r GLL