第六章蒸发(讲课PPT).pptVIP

三、分类 （一）按加热方式 1．直接加热：例如通过喷射嘴将燃料燃烧后的高温 火焰或热烟道气直接喷入被蒸发的溶液中，使溶剂汽化。 这类直接接触式蒸发器的传热速率高，但应用范围受到被 蒸发物料和蒸发要求的限制。不属于本章讨论范围。 2．间接加热：热量通过间壁式换热设备传给被蒸发 溶液而使溶剂汽化。一般工业蒸发过程多属此类。 （二）按操作压强 1．常压蒸发：蒸发器加热室溶液侧的操作压强略高于大 气压强，此时系统中不凝气体依靠其本身的压强排出。 2．真空蒸发：溶液侧的操作压强低于大气压强，要依靠 真空泵抽出不凝气体并维持系统的真空度。其目的是为了降低 溶液的沸点和有效利用热源。与常压蒸发相比，真空蒸发可以 使用低压蒸汽或废热蒸汽作热源；减小系统的热损失，有利于 处理热敏热性物料，在相同热源温度装置下可提高温度差。但 溶液沸点的降低会使其粘度增大，沸腾时传热系数将降低；且 系统需用真空装置，因而会增加一些额外的能量消耗和设备。 （三）按蒸发器的效数 工业生产中被蒸发的物料多为水溶液，且常用饱和水蒸汽 为热源通过间壁加热。热源蒸 汽习惯上称为生蒸汽，而从蒸发器汽化生成的水蒸汽称为二次 蒸汽。 1．单效蒸发：蒸发装置中只有一个蒸发器，蒸发时生成 的二次蒸汽直接进入冷凝器而不再次利用，称为单效蒸发。 2．多效蒸发：将几个蒸发器串联操作，使蒸汽的热能得 到多次利用。通常它是将前一个蒸发器产生的二次蒸汽作为后 一个蒸发器的加热蒸汽，蒸发器串联的个数称为效数，最后一 个蒸发器产生的二次蒸汽进入冷凝器被冷凝，这样的蒸发过程 称为多效蒸发。 （四）按操作方式 1．间歇蒸发：它又可分为一次进料、一次出料和连续进 料、一次出料两种方式。排出的蒸浓液通常称为完成液。在整 个操作过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点均随时间而变化， 因此传热的温度差、传热系数等各参数均随时间而变，达到一 定溶液浓度后将完成液排出。 2．连续蒸发：连续进料、完成液连续排出。一般大规模 生产中多采用连续蒸发。 四、蒸发操作的特点 1.有相变化的恒温传热 蒸发器的加热管壁一侧为用加热蒸汽去加热管子另一侧的 溶液，因此加热蒸汽会放出热量，冷凝为液相；而管子另一侧 的溶液会吸收热量沸腾，从而由液相变为气相。所以操作时两 者均有相转变，但温度不变，故蒸发操作属于有相变化的恒温 传热。 2.溶液沸点升高 含有不挥发溶质水溶液的蒸气较同条件下纯溶剂（本书中 为纯水，以后不再说明）的低，故沸点较同条件下水的沸点 高，溶液浓度越高这种现象越严重。 3.物料的工艺特性 待蒸发溶液本身巨有许多特性，例如蒸发过程中容易产生 泡沫；易在管壁上结垢；操作时浓度逐渐加大，致使溶液的性 质不断地改变，例如粘度加大，且浓度达到一定高度时有些溶 液还会有晶体析出；热敏性溶液有时要分解或聚合。 4.热能的利用 蒸发操作耗费大量的生蒸汽，同时又产生大量的冷凝水和 二次蒸汽。蒸发操作中除要考虑节约生蒸汽的用量外，还应将 冷凝水的显热和蒸汽的汽化热加以利用。节能与利用废热能是 与蒸发操作密切相关的经济问题。 综上所述，蒸发操作和蒸发器有别于一般的传热操作和换 热器。 6-6???单效蒸发的计算 1.蒸发量 V 2.加热蒸汽耗量 进入系统的热流量 离开系统的热流量 V 令 为加热蒸汽的汽化热 为二次蒸汽的汽化热 若沸点进料，TF=T1，则有 3.蒸汽经济性（steam economy） 沸点进料的单效蒸发操作，e ≈ 1 4.换热面积 多效蒸发时要求后效的操作压强和溶液的沸点均较前效低，引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽。 一般多效蒸发装置的末效或后几效总是在真空下操作，由于各效（末效除外）的二次蒸汽都作为下一效的加热蒸汽，故提高了生蒸汽的利用率，即经济性。 第三节 多效蒸发一、多效蒸发原理 0.27 1/5 五效 0.3 0.4 0.57 1.1 实际最小值 1/4 1/3 1/2 1 理论最小值 四效 三效 双效 单效 效数 表 单位蒸气消耗量 强调：蒸发量与传热量成正比，多效蒸发并没有提高蒸发量，而只是节约了加热蒸汽，其代价则是设备投资增加。在相同的操作条件下，