内蒙古农业大学：《食品工程原理》课程教学资源（PPT课件）第五章 蒸发

第五章 蒸发

1、蒸发（浓缩）：将溶液加热沸腾，使其中的一部 分溶剂汽化并作为蒸气排走，从而使溶液中溶质浓度 提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸发器。 2、二次蒸汽：料液被加热蒸发时所产生的蒸汽称为 二次蒸汽，这是为了区别加热用的蒸汽而言的，后者 称为加热蒸气或生蒸气。 3、单效蒸发：二次蒸气不再利用，直接送到冷凝器 冷凝以除去的蒸发操作

1、蒸发（浓缩）：将溶液加热沸腾，使其中的一部 分溶剂汽化并作为蒸气排走，从而使溶液中溶质浓度 提高的单元操作称为蒸发，所用的设备称为蒸发器。 2、二次蒸汽：料液被加热蒸发时所产生的蒸汽称为 二次蒸汽，这是为了区别加热用的蒸汽而言的，后者 称为加热蒸气或生蒸气。 3、单效蒸发：二次蒸气不再利用，直接送到冷凝器 冷凝以除去的蒸发操作

4、多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的 蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气） 的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。 二、学习内容及目的： 1、掌握单效蒸发的有关物料衡算和热量衡算； 2、了解多效蒸发的工艺流程及有关计算； 3、了解蒸发操作相关设备的结构和工作原理

4、多效蒸发：若将二次蒸气通到另一压力较低的 蒸发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气） 的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。 二、学习内容及目的： 1、掌握单效蒸发的有关物料衡算和热量衡算； 2、了解多效蒸发的工艺流程及有关计算； 3、了解蒸发操作相关设备的结构和工作原理

三、蒸发操作的特点 1、传热性质：属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。 2、溶液性质：热敏性、腐蚀性、结晶性、结垢性、泡 沫、粘度等。 3、沸点升高：当加热蒸气一定时，蒸发溶液的传热 温度差要小于蒸发纯水的温度差。 4、泡沫挟带：二次蒸气中带有大量泡沫，易造成物料 损失和冷凝设备污染。 5、能源利用：二次蒸气的利用是蒸发操作中要考虑的关 键问题之一

三、蒸发操作的特点 1、传热性质：属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。 2、溶液性质：热敏性、腐蚀性、结晶性、结垢性、泡 沫、粘度等。 3、沸点升高：当加热蒸气一定时，蒸发溶液的传热 温度差要小于蒸发纯水的温度差。 4、泡沫挟带：二次蒸气中带有大量泡沫，易造成物料 损失和冷凝设备污染。 5、能源利用：二次蒸气的利用是蒸发操作中要考虑的关 键问题之一

第二节 单效蒸发 单效蒸发的计算项目： （1）水分蒸发量——物料衡算 （2）加热蒸气消耗量 （3）蒸发器的传热面积 一、单效蒸发的物料衡算 如图： 热量衡算 F—料液流量 V—水分蒸发量 L——浓缩液的流量 x0—料液的质量浓度 x—浓缩液的质量浓度

第二节 单效蒸发 单效蒸发的计算项目： （1）水分蒸发量——物料衡算 （2）加热蒸气消耗量 （3）蒸发器的传热面积 一、单效蒸发的物料衡算 如图： 热量衡算 F—料液流量 V—水分蒸发量 L——浓缩液的流量 x0—料液的质量浓度 x—浓缩液的质量浓度

加热 蒸发室 F, x0 V L, x 对溶质作质量衡算，得 Fx Lx (F V )x 0    (1 ) 0 x x V  F  F V Fx x   浓缩液浓度 0

加热 蒸发室 F, x0 V L, x 对溶质作质量衡算，得 Fx Lx (F V )x 0    (1 ) 0 x x V  F  F V Fx x   浓缩液浓度 0

二、单效蒸发的热量衡算 1、加热蒸气消耗量 D,Ts ,hs 蒸发室 F,x0,t0, c0，h0 D,Ts ,Hs V，t，H QL L, x，t, h，c

二、单效蒸发的热量衡算 1、加热蒸气消耗量 D,Ts ,hs 蒸发室 F,x0,t0, c0，h0 D,Ts ,Hs V，t，H QL L, x，t, h，c

D—加热蒸汽消耗量，Kg/h H—二次蒸汽的焓， KJ/Kg t0—料液温度，℃ R—加热蒸汽的汽化潜热， t—料液沸点，℃ KJ/Kg h0—料液的焓，kJ/Kg r—二次蒸汽的汽化潜热， c0—料液的比热，KJ/Kg·K KJ/Kg h—浓缩液的焓，KJ/Kg QL—热损失，KJ/h c—浓缩液的比热，KJ/Kg·K cV—水的比热，KJ/Kg·K hs—冷凝水的焓， KJ/Kg Ts—加热蒸汽饱和温度， ℃ Hs—加热蒸汽的焓， KJ/Kg

D—加热蒸汽消耗量，Kg/h H—二次蒸汽的焓， KJ/Kg t0—料液温度，℃ R—加热蒸汽的汽化潜热， t—料液沸点，℃ KJ/Kg h0—料液的焓，kJ/Kg r—二次蒸汽的汽化潜热， c0—料液的比热，KJ/Kg·K KJ/Kg h—浓缩液的焓，KJ/Kg QL—热损失，KJ/h c—浓缩液的比热，KJ/Kg·K cV—水的比热，KJ/Kg·K hs—冷凝水的焓， KJ/Kg Ts—加热蒸汽饱和温度， ℃ Hs—加热蒸汽的焓， KJ/Kg

对蒸发过程进行焓衡算， s L s Q Dh Lh VH Q Q D H F h         输出 输入 0 整理得：     s s L s s L D H h Fh F V h VH Q DH Fh Dh Lh VH Q             0 0 若忽略浓缩热，则转化为热量衡算， 基准，取0℃时液体的焓为0，则有： S CwTS CwTS h   0  0 0 0 0 0 0 h  C t   C t h  Ct  0  Ct

对蒸发过程进行焓衡算， s L s Q Dh Lh VH Q Q D H F h         输出 输入 0 整理得：     s s L s s L D H h Fh F V h VH Q DH Fh Dh Lh VH Q             0 0 若忽略浓缩热，则转化为热量衡算， 基准，取0℃时液体的焓为0，则有： S CwTS CwTS h   0  0 0 0 0 0 0 h  C t   C t h  Ct  0  Ct

上式变为：         S w S L S w S L H C T F Ct C t V H Ct Q D D H C T FC t F V Ct VH Q             0 0 0 0 其中：   0 1 0 0 C C x C x  w   B C C  x C x  w   B 1 CW—水的比热，CB—溶质的比热，KJ/（Kg·K） HS-CWTS≈R H-Ct≈r   R F Ct C t Vr Q D    L  0 0

上式变为：         S w S L S w S L H C T F Ct C t V H Ct Q D D H C T FC t F V Ct VH Q             0 0 0 0 其中：   0 1 0 0 C C x C x  w   B C C  x C x  w   B 1 CW—水的比热，CB—溶质的比热，KJ/（Kg·K） HS-CWTS≈R H-Ct≈r   R F Ct C t Vr Q D    L  0 0