第五章蒸发ppt课件.ppt

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1、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

2、）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（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。7.2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水分

3、的蒸发量；② 加热蒸汽消耗量；③蒸发器的传热面积。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。7.2.1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，即水分蒸发量：完成液的浓度：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，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

4、量（）的某一百分数。（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，则有代入前面的两式得：（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，即式中——水的比热，kJ/kg；——溶质的比热，kJ/kg。（2）热量衡算由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为：①忽略浓缩热时②浓缩热且，（2）热量衡算③沸点进料，，并忽略热损失和溶液浓度较低时，，则或式中称为单位蒸汽消耗

5、量，用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率）。7.2.1单效蒸发的计算（3）蒸发器传热面积的计算由传热速率方程得式中——蒸发器传热面积，m2；——传热量，w；——传热系数，w/m2·K；——平均传热温差，K。（3）蒸发器传热面积的计算由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热，，且蒸发器的热负荷，所以有7.2.1单效蒸发的计算（4）浓缩热和溶液的焓浓图如图7-21为NaOH水溶液从0℃为基准温度的焓浓图。7.2.2蒸发设备中的温度差损失蒸发器中的传热温差等于，当加热蒸汽的温度一定（如用47kkN/m2（绝压）的水蒸气作为加热蒸汽，℃），若蒸

6、发室的压力为1atm而蒸发的又是水（其沸点℃）而不是溶液，此时的传热温差最大，用表示：如果蒸发的是30%的NaOH水溶液，在常压下其沸点是高于100℃。若其沸点℃，则有效传热温差℃，比所减小的值，称为传热温度差损失，简称温度差损失，用表示7.2.2蒸发设备中的温度差损失传热温差损失溶液沸点有效传热温差温度差损失的原因：①溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂（水）在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂（水）高；②蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。7.2.2蒸发设备中的温度差损失（1）溶液的

7、沸点升高和杜林规则在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压强的下溶剂的沸点成线性关系：式中和代表某中种液体（或者溶液）在两种不同压力下的沸点，和代表溶剂在相应压力下的沸点。（1）溶液的沸点升高和杜林规则如图7-22为不同浓度NaOH水溶液的沸点与对应压强下纯水的沸点的关系，由图可以看出，当NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线为一条对角线，即水的沸点线，其它浓度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。（1）溶液的沸点升高和杜林规则由该图可以看出：①浓度不太高的范围内，由于沸点线近似为一组平行直线，因此可以合理的认为沸点的升高与压强无关，而可取大气压下的数值；②浓度

8、范围只需要知的两个不同压强下溶液的沸点，则其他压强下的溶液沸点可按杜林规则进行计算。7.2.2