化工原理（上册） 教学课件 作者 钟理伍钦马四朋 主编 上册( 第5章,蒸发) 蒸发3.pptVIP

尚辅网 尚辅网 第三节 单效蒸发 单效蒸发对溶液只作一次蒸发提浓。在确 定操作条件和给定生产任务后，计算内容 有： 蒸发水量 加热蒸汽消耗量 蒸发器的传热面积 3-1 物料衡算 由于蒸发过程中，只有溶剂 蒸发而溶质不挥发。所以对 于稳态过程，对溶质作物料 衡算。图【5-9】 3-2 热量衡算 对进出蒸发器的流体进行热量衡算，得 将各值代入式【5-8】中并移项，加热蒸 汽量即可以用下式计算 因为蒸汽的潜热随压力的变化不大，所以二次蒸汽、加热蒸汽的潜热r′和r相差不大。由式【5-10】可见，对于单效蒸发操作，D/W约等于1。换句话说蒸发器蒸发1 kg的水，约需要消耗1 kg的加热蒸汽。 定义 3-3 蒸发器传热面积 因为蒸发器的换热器壁面两侧均为相变过 程，所以传热温差为加热蒸汽的饱和温度T 和蒸发器内溶液的沸点t1的差，即 例【5-3】 图【5-9】在单效蒸发器中用6 atm的饱和水蒸气 将质量浓度68%的溶液浓缩到90%，进料流量 104kg/h。溶液的沸点为100oC,二次蒸汽的压力为 0.2atm。蒸发器传热系数为1200W/m2·°C。沸点进 料，忽略热损失，求加热蒸汽量和传热面积。 6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为 蒸发器的传热面积为 * * 尚辅网 尚辅网 W,T′,I′ F,xo,io F-W,x1,i1 蒸发室 图【5-9】 【5-5】 因此，可求得蒸发水量W 【5-6】 D,T,I 加热器 D,T,i 尚辅网 【5-7】 加热蒸汽在饱和温度下冷凝，则 I-i=r为加热蒸汽的潜热； I′-i=r′为二次蒸汽潜热。如果忽略混合热和温度对比热的影响，则 i1-io=cp(t1-to) 移项 【5-8】 尚辅网 【5-9】 若为沸点进料，则 to=t1，忽略热损失，则 【5-10】 或 尚辅网 由于蒸发操作过程有热损失存在，溶液得混合过程存在混和热等原因， D/W约为1.1或稍多。 尚辅网 【5-11】 e是每蒸发1 kg水分时，加热蒸汽的消耗量。称为单位蒸汽耗量，kg/kg。 由此可见，蒸发操作是一种耗能很大的单元操作。为了减少蒸发过程的能量消耗，因而常采用多效蒸发。 尚辅网 根据传热方程，蒸发器的传热面积S可由下式计算 【5-12】 对单效蒸发器，加热蒸汽量为D，因此传热量Q为 Q=D r 【5-13】 尚辅网 Δtm= T - t1 【5-14】 将式【5-13】和 【5-14】代入【5-12】得 【5-15】 尚辅网 解： 由式【5-6】求蒸发水量 尚辅网 T=159°C, r=2091kJ/kg 0.2atm的二次蒸汽的潜热为 r′=2355kJ/kg 对于沸点进料，由式【5-9】得 尚辅网