浙江大学：《化工原理》本科课程教学资源（PPT课件）第六章 蒸发

幻灯片1目录 六章 §6.1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 C浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 1/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 1/45 §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~。 2、蒸发操作的目的 溶剂S 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 加热 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 2/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 2/45 第六章 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~。 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 §6.1 概述 1、什么是蒸发? 溶剂S 溶质A（不挥发） 溶剂S 加热

§6.1概述 r不凝性气体 3、蒸发设备 ←冷却水 二次蒸汽 冷凝器 间壁式换热器: 蒸发器(加热室,蒸发室) 除沫器 除沫 冷凝器 料液 蒸发 真空装置 H[日 思考1: 加热蒸 (生蒸汽) 加热 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? 即→冷凝水 思考2: 生蒸汽与二次蒸汽何者温 水 瘟高? 完成液 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发单效蒸发器 3/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 3/45 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 r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 令从进口到出口传热温差料液 蒸发 逐渐减小(∵浓度↑, 沸点↑) 日 加热蒸汽 令易结垢、粘度逐渐变大 加热 而使传热条件恶化 生蒸汽 即→冷凝水 水 完成液 C浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发单效蒸发器 4/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 4/45 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

§62单效蒸发器的计算 已知:F to x t0`0 计算内容:L、W、加热蒸汽量D、加热面积 物料衡算 ▲二次蒸汽 ∫L=F-W W, T X=r 料液 蒸发室 0 加热室 完成液 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 5/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 5/45 §6.2 单效蒸发器的计算 已知：F、x0、t0、x 计算内容： L、 W、加热蒸汽量D、加热面积 二次蒸汽 W，T 料液 蒸发室 F,x0 ,t0 加热室 完成液 L，x, t 一、物料衡算    = = − Lx Fx0 L F W       = − x x W F 0 1 D A

§62单效蒸发器的计算 二、能量衡算 DH,+Fho=WH+(F-wn+ Dh,+e F(-)+W(H-b)+Q 二次蒸汽 D W,t, H H-h h=f(x,)-查焓浓图料液↓蒸发室 F a.无明显浓缩热的体系 DTH 稀释热h=ct 加热室完成液 0 040 C浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 Dt h 6/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 6/45 二次蒸汽 W，T ，H 料液 蒸发室 F, t0 , h0 ,c0 D, Ts ,Hs 加热室 完成液 L，t，h, c D, Ts ,hs 二、能量衡算 ( ) DHs + Fh0 = WH + F −W h + Dhs + Ql ( ) ( ) s s l H h F h h W H h Q D − − + − + = 0 h = f (x,t)-----查焓浓图 a. 无明显浓缩热的体系 0 0 0 h c t h ct = = §6.2 单效蒸发器的计算 稀释热

§62单效蒸发器的计算 假定: D Fh-ho+WH-h)+ r ①H-h=R(加热蒸汽汽化潜热) H -h ②h≈h0; ③Hh≈r(二次蒸汽汽化潜热) ▲二次蒸汽 ④Q W,t,H Wr D 料液、蒸发室 R F t h D r W R D, TS, Hs 加热室 完成液 汽化1kg水所消耗的蒸汽量, 其值约为1。实际上D/W=11 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 7/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 7/45 假定： ① Hs -hs =R（加热蒸汽汽化潜热）； ② h  h0； ③ H-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 二次蒸汽 W，T ，H 料液 蒸发室 F, t0 , h0 ,c0 D, Ts ,Hs 加热室 完成液 L，t，h, c D, Ts ,hs R Wr  D = R r W D = §6.2 单效蒸发器的计算 ( ) ( ) s s l H h F h h W H h Q D − − + − + = 0

§62单效蒸发器的计算 b.有明显浓缩热的体系 先按情况a计算,然后再校正。 C浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 8/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 8/45 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

§62单效蒸发器的计算 、加热面积A的计算 日←冷却 +Ra1++Rn2+ KA aA K值约为6006000W/m2K Q=KA△ 料液 P Q=DRM=T.-t=T-T-△ 加热蒸汽 D,To R 冷凝水 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。 犭”水 完成液 △=t-T-传热温度差损失 单效蒸发器 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 9/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 9/45 三、加热面积A的计算 m Q = KAt Q = DR 冷却水 料液 加热蒸汽 冷凝水 水 完成液 单效蒸发器 K值约为600~6000W/m2K t T t m s  = − P 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。 t T R D Ts , , 2 2 1 2 1 1 1 1 1 A Ra A b Ra KA  A  m  = + + + + P = Ts −T −  §6.2 单效蒸发器的计算 △ =t -T-----传热温度差损失

§62单效蒸发器的计算 引起传热温差损失△的原因: (1)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-浓度下的溶液仁一中←冷却 沸点。 P (2)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 料液 备中此项损失可不计。 3)二次蒸汽的阻力损失引起的加热目 此项影响很小,通常取1°C D,T Pl t 左右。 R曲医 冷凝水 △=t-T-传热温度差损失 水 完成液 浙江大学本科生课程 化工原理 第六章蒸发 单效蒸发器 10/45

浙江大学本科生课程 化工原理 第六章 蒸发 10/45 冷却水 料液 加热蒸汽 冷凝水 水 完成液 单效蒸发器 P t T R D Ts , , P （1） 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。 （2）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。 （3）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 