《化工流体流动与传热》课程教学课件（PPT讲稿）第七章蒸发

7蒸发 71概述 72单效蒸发 73多效蒸发 74蒸发设备

7 蒸发 7.1 概述 7.2 单效蒸发 7.3 多效蒸发 7.4 蒸发设备

71概述 (1)蒸发操作的目的 不凝性气体 ①获得浓缩的溶液直接作为化工产品 冷却水 或半成品。 二次蒸汽 ②脱除溶剂,将溶液增溶至饱和状态, 随后加以冷却,析出固体产物,即采 料液 用蒸发,结晶的联合操作以获得固体热汽 溶质 冷凝水 ③除杂质,获得纯净的溶剂。 2)蒸发的流程 完成液 7-1蒸发装置示意图 1如指室;2加热管:3中央循环管 发家:5一除沫器;6冷凝器

7.1 概述 （1）蒸发操作的目的 ① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品 或半成品。 ② 脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态， 随后加以冷却，析出固体产物，即采 用蒸发，结晶的联合操作以获得固体 溶质。 ③ 除杂质，获得纯净的溶剂。 （2）蒸发的流程

71概述 (3)加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气,而 蒸发的物料大多是水溶液,蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别,将加热的蒸汽称为加热蒸汽,而由溶液蒸发岀来的蒸汽称 之为二次蒸汽 (4)分类 ①按蒸发操作空间的压力可分为:常压,加压,或者减压(真 空)蒸发。 ②按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发

7.1 概述 （3）加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气，而 蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称 之为二次蒸汽。 （4）分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（真 空）蒸发。 ② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发

71概述 (5)蒸发操作的特点 ①沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知 在相同温度下,其蒸汽压纯溶剂的为低,因此,在相同的压力 下,溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时, 蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小,而溶液的浓 度越大,这种影响就越显著 ②节约能源 ③物料的工艺特性 本章的重点就是研究上述问题,同时还考虑从二次蒸汽中 分离夹带液沫的问题

7.1 概述 （5）蒸发操作的特点 ① 沸点升高 蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知： 在相同温度下，其蒸汽压纯溶剂的为低，因此，在相同的压力 下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时， 蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小，而溶液的浓 度越大，这种影响就越显著。 ② 节约能源 ③ 物料的工艺特性 本章的重点就是研究上述问题，同时还考虑从二次蒸汽中 分离夹带液沫的问题

72单效蒸发 721单效蒸发的计算 对于单效蒸发,在给定的生产任务和确定了操作条件以后,通 常需要计算以下的这些内容: ①分的蒸发量 ②热蒸汽消耗量; ③发器的传热面积 要解决以上问题,我们可应用物料衡算方程,热量衡算方程和 传热速率方程来解决

7.2 单效蒸发 7.2.1 单效蒸发的计算 对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通 常需要计算以下的这些内容： ① 分的蒸发量； ② 热蒸汽消耗量； ③ 发器的传热面积。 要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和 传热速率方程来解决

721单效蒸发的计算 (1)物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发,且蒸发过程是个定态过程,单位 时间进入和离开蒸发器的量相等,即 FWo=(F-W)w 水分蒸发量: W=F(1 F 完成液的浓度: F

7.2.1 单效蒸发的计算 （1）物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位 时间进入和离开蒸发器的量相等，即 Fw0 = (F −W)w (1 ) 0 w w W = F − F W Fw w − = 0 水分蒸发量： 完成液的浓度：

721单效蒸发的计算 (2)热量衡算 对蒸发器作热量衡算,当加热蒸汽在饱和温度下排出时, D+F0=(F-W+W+D+Q损 (3) D(-i)=F(-i)+W(-0)+Q损 (4) 式中D——加热蒸汽消耗量,kgs: t——加料液与完成液的温度 i0,i,,—加料液,完成液和冷凝水的热焓,kJkg; 二次蒸汽和加热蒸汽的热焓,kJ/kg 式中热损失ρ可视具体条件来取加热蒸汽放热量(D。)的 某一百分数

7.2.1 单效蒸发的计算 （2）热量衡算 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时， DIs + Fi0 = (F −W)i +WI + Dis + Q损 D(I s − i s ) = F(i − i 0 ) +W(I − i) + Q损 式中 ——加热蒸汽消耗量，kg/s； ， ——加料液与完成液的温度，℃； ， ， ——加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg； ， ——二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg。 式中热损失 可视具体条件来取加热蒸汽放热量（ ）的 某一百分数。D 0 t t 0 i i s i I s I Q损 Dr0 （3） （4）

(2)热量衡算 用以上两个式子进行计算时,必须预知溶液在一定浓度和温度 下的焓。对于大多数物料的蒸发,可以不计溶液的浓缩热,而由比 热求得其焓。习惯上取0℃为基准,即0℃时的焓为零,则有 i=cTo 0 i=ct-0=ct 代入前面的两式得:D(。-i)=F(c1-c01)+W(-c)+Q损

（2）热量衡算 用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一定浓度和温度 下的焓。对于大多数物料的蒸发，可以不计溶液的浓缩热，而由比 热求得其焓。习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有 0 * i s = c T 0 0 0 0 0 0 i = c t − = c t i = ct −0 = ct 代入前面的两式得： D(I s − i s ) = F(ct − c0 t 0 ) +W(I − ct) + Q损

(2)热量衡算 为了避免使用不同溶液浓度下的比热,可以近似认为溶液的比热 容和所含溶质的浓度呈加和关系,即 (1-0)+cB w)+CRW 式中c—水的比热,kJ/kg; B溶质的比热,kJ/kg

（2）热量衡算 为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可以近似认为溶液的比热 容和所含溶质的浓度呈加和关系，即 0 B 0 * 0 c = c (1− w ) + c w c c w cB w * = (1− ) + 式中 ——水的比热，kJ/kg； ——溶质的比热，kJ/kg。 * c B c

(2)热量衡算 由式(3)或式(4)可得加热蒸汽的消耗量为: D F(i-i0)+W(-0)+Q损 ①忽略浓缩热时D=F(ct-c)+W(1-c)+Q ②浓缩热且-ct≈rl,-i=1 F(ct-Coto)+wr+2

（2）热量衡算 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为： s s I i F i i W I i Q D − − + − + = ( 0 ) ( ) 损 s s I i F ct c t W I ct Q D − − + − + = ( 0 0 ) ( ) 损 ① 忽略浓缩热时 ② 浓缩热且 I −ct  r ， 0 I i r s − s = 0 0 0 ( ) r F ct c t Wr Q D − + + 损 =