多效蒸发
多效蒸发的操作方法是
多效蒸发的操作方法是多效蒸发是一种利用多个蒸发器和凝结器以及回流器组成的蒸发系统，用于高效处理液体浓缩的工艺。
其操作方法主要包括以下几个步骤：1. 原料进料：将待处理的液体原料通过进料系统送入蒸发器。
2. 初级蒸发器：原料进入蒸发器后，被加热的蒸汽通过烟囱进入蒸发器，与原料进行热交换。
这样，液体原料中的水分开始蒸发，蒸汽逐渐变得更加浓缩。
3. 次级蒸发器：初级蒸发后的浓缩液进入次级蒸发器，次级蒸发器中同样加热的蒸汽与浓缩液进行热交换。
通过不断重复这一步骤，浓缩液逐渐浓缩。
4. 多效蒸发器：多种级别的蒸发器可以根据需求进行组合，形成多效蒸发器。
每个级别的蒸发器都可以通过加热蒸汽进行加热，实现更高效的蒸发。
5. 脱水过程：随着蒸发器级数的增加，浓缩液中的水分逐渐蒸发，最终得到浓缩物。
6. 脱水蒸气处理：通过凝结器对脱水蒸气进行冷凝，将其中的水分重新变为液体。
冷凝后的水可以进行回流，再次利用于蒸发过程。
7. 产品收集：经过多效蒸发系统处理后的浓缩物收集到产品罐中，可以作为成品或进一步加工。
需要注意的是，多效蒸发的操作方法需要严格控制蒸汽的供给和温度，以及浓缩液的流量和浓度等因素。
同时，系统中的泵和回流器的选择和调整也非常重要，以确保系统的运行稳定和效率最大化。
此外，多效蒸发还需要注意能源的消耗和废热的处理。
在实际操作中，需要通过合理的节能措施和循环利用技术，减少能源的消耗和废热的排放。
综上所述，多效蒸发是一种高效浓缩液体的工艺，通过多级蒸发器和凝结器的组合，实现液体浓缩和蒸汽回流。
操作过程中需要严格控制各参数，并注意节能和废热处理。
多效蒸发
qm,w1
qm,v1
H1 cwT1 H1 cwt1
qm,0c p,0
t0 t1 H1 cwt1,vi
Hi cwTi Hi cwti
(qm,0c p,0 c p,wqm,w1
c
p, q w m,wi1
)
ti1 ti Hi cwti
令：i
Hi cwTi Hi cwti
3 i
3
ti
i 1
i1
Ki
类似地，第i效的有效温度差为：
ti
i Ki
n i
n
ti
i 1
i1
Ki
式中：
n
n
ti tT tit
i 1
i 1
而：
n
n
n
n
tit ti ti ti
i 1
i 1
i 1
i 1
说明：各效的有效温度差、各效溶液的沸点和蒸汽的温度
均不能任意给定，应满足以上分配关系。
第五章 蒸发
第三节 多效蒸发
一、多效蒸发的流程
(1) 并流加料流程
第一效 二次蒸汽
第二效 二次蒸汽
料液 加热蒸气
不凝性气体
第三效 二次蒸汽
冷却水
第一效
第二效
第三效
水 完成液
并流加料蒸发流程
特点：* 料液输送不需要泵（各效压力差）； * 后一效沸点低，可进行自蒸发(闪蒸)； * 一般传热系数逐次下 (由粘度增大造成)。
⑤ 分别求各效的传热量和各效的传热面积；
⑥ 若求得的各效传热面积不等，可调整△ti。（但若此时蒸 发量的新值与初值相差较多，则应将计算新值作为新的初 值重新计算，然后调整△ti。）；
⑦重复步骤③~⑥，直至各效的传热面积基本一致，且前后 两次所得的蒸发量相近为止。
多效蒸发的分类及流程特点
多效蒸发的分类及流程特点一、多效蒸发系统的原理多效蒸发系统是一种利用多个蒸发器依次进行蒸发，以提高蒸发效率的系统。
其主要结构包括加热器、蒸发器、换热器、泵、管道等。
多效蒸发系统根据效应数可分为二效、三效、四效等，效应数越多，蒸发效率越高。
多效蒸发的原理很简单，每一个蒸发器和蒸发过程称为一效，各效之间存在压力差，也即在不同压力下蒸发，较高压力下液相的沸点更高，蒸发温度高，得到蒸汽的温度高；低压力下需要蒸发的温度就低，刚好就可以使用较高压力下得到的二次蒸汽进行加热，实现蒸汽能量的二次利用。
理论上，效数越多，节能效果越明显，消耗的新蒸汽量也就越少，但是减少量随着效数的增加而降低，设备等固定投资也越大，所以目前应用的多效蒸发一般是3-5效。
二、多效蒸发系统的分类多效蒸发器的种类繁多，根据其结构、用途和操作原理的不同，大致可分为以下几类：1.并流蒸发器：溶液和蒸汽同向流动，适用于粘度较大、结晶和腐蚀性较强的溶液。
2.逆流蒸发器：溶液与蒸汽流向相反，适用于热敏性物质的蒸发。
3.错流蒸发器：溶液与蒸汽流向垂直，适用于各种类型的溶液。
4.机械蒸汽压缩蒸发器：通过机械手段提高蒸汽压力，从而实现低温蒸发。
5.自然循环蒸发器：依靠溶液自身的循环流动实现蒸发。
6.强制循环蒸发器：通过外部动力强制溶液循环流动。
三、多效蒸发系统的优势特点1. 高效节能：多效蒸发系统利用各级效应之间的热量传递，大幅降低能源消耗。
2. 提高产品质量：多效蒸发器内溶液的浓度逐渐增加，有利于分离出更高纯度的产品。
3. 适应性强：多效蒸发系统可适用于各种类型的溶液蒸发，如高温、高压、腐蚀性等。
4. 节省空间：多效蒸发系统结构紧凑，占地面积较小。
四、多效蒸发系统与传统蒸发器的比较与传统单效蒸发器相比，多效蒸发系统具有更高的蒸发效率和节能效果。
同时，多效蒸发器在处理腐蚀性、高温、高压等溶液方面具有明显优势。
五、多效蒸发的应用多效蒸发器在许多领域都有着广泛的应用，主要包括：1.食品工业：用于生产糖、味精、酵母、乳制品等。
多效蒸发流程及效数的确定(精)
单效 双效 1 1.1 1/2 0.57
三效 1/3 0.4
四效 1/4 0.3
五效 1/5 0.27
三、蒸发操作条件的选择
1．料液液面高度
液面过低，加热室的加热管上方易结垢，对于强制循 环蒸发器，过低的液面会使循环泵发生气蚀和振动 面过高，会料液沸点上升、气液分ห้องสมุดไป่ตู้空间过小
；液
。
2.真空度
真空度过低，末效及整个蒸发系统的传热温 差低。真空度增大，可降低蒸发系统的蒸汽消 耗、提高设备生产能力、可使料液离开蒸发系 统带走的热量减少、可减少预热所用蒸汽量。 实际生产中应采用尽可能高的真空度，以达 到高产低耗的目的。
影响真空度的因素
• 不凝气体 ： 真空设备排除不凝气的能力有限 。 不凝气来自以下三个部分：二次蒸汽夹带的 不凝气；冷却水进入真空系统后释放出其中溶解 的不凝气；真空系统管道和设备的各个连接部位 漏入的不凝气体。
• 真空系统的阻力 • 冷却水量和温度 ：理论上最大真空度应是大
气压与冷凝器冷却水下水的饱和蒸汽压之差。水 温越高真空度越低。而冷却下水温度高低取决于 冷却水的上水水温和水量。
多效蒸发流程及工艺条件分析
一、多效蒸发流程
1 顺流流程 蒸气和料液的流动方向一致，均从第一效到末效。
优点：
在操作过程中，蒸发室的压强依效序递减，料液在效间 流动不需用泵；
料液的沸点依效序递降，使前效料进入后效时放出显热， 供一部分水汽化；
料液的浓度依效序递增，高浓度料液在低温下蒸发，对 热敏性物料有利。
小结：单效蒸发和多效蒸发的比较 温度差损失
若多效和单效蒸发的操作条件相同，则多效 蒸发的温度差因经过多次的损失，使总温度差损 失较单效蒸发时为大。
第三节 多效蒸发
7-8.蒸发器的生产能力和蒸发强度 P297 无论是生产能力还是生产强度，其大小取决于 蒸发器的传热速率，当操作条件一定时，单效 的传热速率为Q=KAΔt，Δt=TS-t,而多效的传 热速率Qi=KAΣΔti(设TS,T末,K,A相同)。很明 显，由于Δt>ΣΔti，将使Q>Qi，即多效的生 产能力W小于单效时的生产能力，又因多效传 热面积为单效时的n倍，因而多效时生产强度 远较单效时为小。可见多效蒸发是以牺牲生产 能力和生产强度为代价换取加热蒸汽的利用率。
温差分配到各效而已。由于多效蒸发的每一效 中都存在传热温差损失，因而总的有效传热温 差必小于单效时，使得传热推动力下降。效数 愈多，总有效温差愈小，当效数增加到一定程 度时，可使总有效温度差为零，此时蒸发将无 法进行，即为效数的最大极限。
多效蒸发和单效蒸发的比较
2 加热蒸汽的经济性： 当蒸发水分量相同时，多效蒸发所需 加热蒸汽消耗量比单效明显减少，因 而提高了加热蒸汽的利用率，即经济 性。因此在蒸发大量水分时，应采用 多效。
缺点：随效数的增加，溶液浓度逐效增高而温度逐效
降低，致使溶液粘度增大较快，使传热系数逐效下降， 传热效果一效不如一效。
适于：热敏性物料的蒸发
2.逆流加料流程
多效蒸发
Δp = p1 − p3/ 3
第一效二次蒸汽 二效 三效
p1/ = p1 − Δp p2 / = p1 − 2Δp
⎫ ⎪⎪ ⎬
由此查得
⎪⎪⎨⎧TT21
/ /
p3/ = p1 − 3Δp
⎪ ⎪⎭
⎪⎪⎩T3 /
⑵由各效浓度查表，并经 计算求得各效操作压强 下溶液的沸点
升高及温度差损失 Δ/、Δ//、Δ///
第三节. 多效蒸发
在多效蒸发中，把第一效的加热蒸汽称 — 生蒸汽，蒸发后产生 的蒸汽 — 二次蒸汽，把二次蒸汽引入下一效作加热蒸汽，这就 要求下一效蒸发室的压强和溶液的沸点都较前一效低，则二次 蒸汽才可起到加热作用，即后一效的加热室作为前一效二次蒸汽 的冷凝器，这样一个个串联起来，只用一次生蒸汽，即可进行多 次蒸发，提高了生蒸汽的利用率。 如忽略热损失及温度差损失，且沸点进料，理论上讲，每一效 1公斤生蒸汽可蒸发1公斤水
⎫ ⎪⎪ ⎬ ⎪
⎪⎧Δt1 /
⎪
=
S1Δt1
S
→
⎪⎨Δt2 /
⎪
=
S2Δt2
S
⎪⎭
⎪⎪⎩Δt3 /
=
S3Δt3
S
式中 S1、S2、S3、Δt1、Δt2、Δt3前已求出
S如下求出
∑ 总有效温差 Δt = Δt1/ + ΔS2Δt2 + S3Δt3
S
S
S
= S1Δt1 + S2Δt2 + S3Δt3
∑ ∑ 总有效温度差 Δt = ΔtT − Δ = ( T1 − T3/ ) − Δ
各效有效温度差 Δt1 = T1 − t1 Δt2 = T2 − t2 = T1/ − t1 − 1 Δt3 = T3 − t3 = T2 / − t3 − 1
多效蒸发器 原理
一、多效蒸发器原理介绍
多效蒸发器是一种用于工业生产的设备，它通过利用蒸发原理，将溶液中的水分蒸发掉，从而得到浓缩的溶液。
多效蒸发器的工作原理是利用多个蒸发器串联起来，形成一个多级蒸发系统。
在这个系统中，前一级蒸发器的蒸汽作为下一级蒸发器的加热蒸汽，从而实现了能量的梯级利用。
二、多效蒸发器的工作流程
1. 溶液进入第一效蒸发器，在加热蒸汽的作用下，溶液中的水分被蒸发掉，留下浓缩的溶液。
2. 浓缩溶液被送入第二效蒸发器，继续加热，进一步蒸发水分。
3. 这个过程依次进行，直到最后一效蒸发器。
每个效蒸发器都是前一级的冷凝器，将前一级的蒸汽冷凝成水排出。
4. 最后，得到高浓度的溶液或晶体。
三、多效蒸发器的优点
1. 节能：多效蒸发器能够将多个蒸发器串联起来，实现能量的梯级利用，从而大大降低了能耗。
2. 高效：多效蒸发器的多个蒸发器能够连续工作，提高了生产效率。
3. 环保：多效蒸发器能够将废水中的有害物质分离出来，实现废水的
净化处理，有利于环境保护。
四、多效蒸发器的应用领域
1. 化工行业：多效蒸发器广泛应用于化工行业中，如氯化钠、硫酸钠等无机盐的生产过程中。
2. 食品行业：在食品行业中，多效蒸发器可用于生产浓缩果汁、乳制品等。
3. 医药行业：在医药行业中，多效蒸发器可用于生产抗生素、维生素等药品的生产过程中。
4. 其他领域：除了上述领域外，多效蒸发器还可应用于冶金、环保等领域。
总之，多效蒸发器是一种高效、节能、环保的工业生产设备，广泛应用于各个领域。
随着科技的不断进步和工业生产的不断发展，多效蒸发器的应用前景将更加广阔。
多效蒸发
第三节多效蒸发一、多效蒸发的原理原理：利用减压的方法使后一效蒸发器的操作压力和溶液的沸点均较前一效蒸发器的低，使前一效蒸发器引出的二次蒸汽作为后一效蒸发器的加热蒸汽，且后一效蒸发器的加热室成为前一效蒸发器的冷却器。
二、多效蒸发的流程常用的多效蒸发流程有以下几种。
1．并流法（又称顺流法）如图6-2所示优点：（1）溶液的输送可以利用各效间的压力差，自动的从前一效进入后一效，因而各效间可省去输送泵；（2）前效的操作压力和温度高于后效，料液从前效进入后效时因过热而自蒸发，在各效间不必设预热器；（3）辅助设备少，流程紧凑；因而热量损失少，操作方便，工艺条件稳定。
缺点：后效温度更低而溶液浓度更高，故溶液的黏度逐效增大，降低了传热系数，往往需要更多的传热面积。
因此，黏度随浓度增加很快的料液不宜采用此法。
2．逆流法如图6-3所示优点：（1）蒸发的温度随溶液浓度的增大而增高，这样各效的黏度相差很小，传热系数大致相同；（2）完成液排出温度较高，可以在减压下进一步闪蒸增浓。
缺点：（1）辅助设备多，各效间须设料液泵；（2）各效均在低于沸点温度下进料，须设预热器（否则二次蒸汽量减少），故能量消耗增大。
3．平流法如图6-4所示料液同时加入到各效，完成液同时从各效引出，蒸汽从第一效依次流至末效，此法用于蒸发过程中有结晶析出的场合；还可用于同时浓缩两种以上不同的料液，除此之外一般很少使用。
三、多效蒸发效数的限定多效蒸发的效数的限定原则：当增加一效的设备费不能与所节省的加热蒸汽的收益相抵时，就没有必要再增加效数了。
第四节蒸发器一、蒸发器的结构蒸发器的构成：加热室和蒸发室（分离室）。
二、蒸发器的类型1．自然循环型蒸发器溶液因受热程度不同而产生密度的差异，因此形成自然循环。
（1）标准蒸发器（又称中央循环管式蒸发器）其结构如图6-5所示。
由于中央循环管与管束内的溶液受热情况不同，产生密度差异。
于是溶液在中央循环管内下降，由管束沸腾上升而不断地做循环运动，提高了传热效果。
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多效蒸发
多效蒸发：将一个蒸发器蒸发出来的蒸汽引入下一蒸发器，利用其凝结放出的热加热蒸发器中的水，两个或多于两个串联以充分利用热能的蒸发系统。
特点是几个蒸发器连接起来操作，前一蒸发器内蒸发时所产生的二次蒸汽用作后一蒸发器的加热蒸汽。
常用的有双效蒸发、三效蒸发、四效蒸发等。
蒸发过程进行的必要条件是不断地向溶液供给热能和不断地去除所产生的溶剂蒸气。
第一个蒸发器(称为第一效)以生蒸汽作为加热蒸汽，其余两个(称为第二效、第三效)均以其前一效的二次蒸汽作为加热蒸汽，从而可大幅度减少生蒸汽的用量。
每一效的二次蒸汽温度总是低于其加热蒸汽，故多效蒸发时各效的操作压力及溶液沸腾温度沿蒸汽流动方向依次降低？。
通常第一效在一定的表压下进行操作，第二效的压强较低，从而造成适宜的温度差，使第二效蒸发器中的液体得以蒸发。
同理，多个蒸发器中的温度经过一定时间后，压力差及温度差自行调整而达到稳定，使蒸气能连续进行。
依据二次蒸汽和溶液的流向，多效蒸发的流程可分为：①并流流程。
溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。
由于前效压力高于
后效，料液可借压差流动。
但末效溶液浓度高而温度低,溶液粘度大,因此传热系数低。
②逆流流程。
溶液与二次蒸汽流动方向相反。
需用泵将溶液送至压力较高的前一效，各效溶液的浓度和温度对粘度的影响大致抵消，各效传热条件基本相同。
③平流法系指原料液平行加入各效，完成液亦分别自各效排出。
蒸汽的流向仍由第一效流向末效。
④工业生产中有时还有一些其它的流程。
例如，在一个多效蒸发流程中，加料的方式可既有并流又有逆流，称为错流法。
①并流法的优点是：溶液从压力和温度较高的蒸发器流向压力和温度较低的蒸发器，故溶液在效间的输送可以利用效间的压差，而不需要泵送。
同时，当前一效溶液流入温度和压力较低的后一效时，会产生自蒸发（闪蒸），因而可以多产生一部分二次蒸汽。
此外，此法的操作简便，工艺条件稳定。
并流法的缺点是：随着溶液从前一效逐效流向后面各效，其浓度增高，而温度反而降低，致使溶液的粘度增加，蒸发器的传热系数下降。
因此，对于随浓度的增加其粘度变化很大的料液不宜采用并流。
②逆流法的优点是：随溶液的浓度沿着流动方向的增高，其温度也随之升高。
因此因浓度增高使粘度增大的影响大致与因温度升高使粘度降低的影响相抵，故各效溶液的粘度较为接近，各效的传热系数也大致相同。
逆流法的缺点是：溶液在效间的流动是由低压流向高压，由低温流向高温，必须用泵输送，故能量消耗大。
此外，各效（末效除外）均在低于沸点下进料，没有自蒸发，与并流法相比，所产生的二次蒸汽量较少。
总结：
一、多效蒸发与单效蒸发的比较①加热蒸汽的经济性
为
表1不同效数蒸发的单位蒸汽消耗量
效数 1 2 3 4 5
eT ，kg蒸汽/kg水 1 0.5 0.33 0.25 0.2
ep ，kg蒸汽/kg水1.1 0.57 0.4 0.3 0.27
表中eT～理论值；ep～实际值
由表1可知，效数越多，单位蒸汽的消耗量越小，相应的操作费用越低。
②溶液的温度差损失
设多效蒸发与单效蒸发的操作条件相同，即二者加热蒸汽压力相同、冷凝器操作压力相同以及料液与完成液浓度相同，则多效蒸发的温度差损失较单效蒸发时为大。
如图片(5-19)为单效、二效和三效蒸发装臵中温度差损失示意，图中三种情况有着相同的操作条件。
其中图形总高度代表加
热蒸汽温度和冷凝器中蒸汽温度间的总温度差（即
℃），阴影部分代表由于各种原因引起的温度差损失，空白部分代表有效温度差，即传热的推动力？。
由图可见，多效蒸发较单效蒸发的温度差损失大。
显然，效数越多，温度差损失越大。
③蒸发强度
同样，设单效蒸发与多效蒸发的操作条件相同，即加热蒸汽压力相同、冷凝器操作压力相同以及原料与完成液浓度均相同，则多效蒸发的蒸发强度较单效蒸发时为小。
为简化起见，设各效蒸发器的传热面积相等、各效传热系数亦相等，则多效蒸发的总传热速率为
（5-
35）在假定条件下，多效蒸发的生产强度为
（5-36）
前已述及，多效蒸发的温度差损失大于单效蒸发。
由上式可见，随着效数的增加，其生产强度明显减小。
效数越多，蒸发强度越小。
也就是说，蒸发每kg水需要的设备投资增大。
？二、多效蒸发中的效数限制及最佳效数
由上述讨论可知，随着多效蒸发效数的增加，温度差损失加大。
某些溶液的蒸发还可能出现总温度差损失大于或等于总温度差的极端情况，此时蒸发操作则无法进行。
因此多效蒸发的效数是有一定限制的。
一方面，随着效数的增加，单位蒸汽的耗量减小，操作费用降低；而另一方面，效数越多，设备投资费也越大。
而且由表1可以看出，尽管
随效数的增加而降低，但降低的幅度越来越小。
例如，由单效改为2效，可节省的生蒸汽约为50%，而由4效改为5效，可节省的生蒸汽量仅约为10%。
因此，蒸发的适宜效数应根据设备费与操作费之和为最小的原则权衡确定。
通常，工业多效蒸发操作的效数取决于被蒸发溶液的性质和温度差损失的大小等各种因素。
每效蒸发器的有效温度差最小为5～7℃。
溶液的沸点升高大，采用的效数少，例如NaOH溶液，一般用2～3效；？溶液的沸点升高小，采用的效数多，如糖水溶液的蒸发用4～6效。
而海水淡化的蒸发装臵可达20～30效。
三、提高加热蒸汽经济性的其它措施
为了提高加热蒸汽的经济性，除了采用前述的多效蒸发操作之外，工业上还常常采用其它措施，现扼要介绍如下。
①抽出额外蒸汽
所谓额外蒸汽是指将蒸发器蒸出的二次蒸汽用于其它加热设备的热源。
由于用饱和水蒸汽作为加热介质时，主要是利用蒸汽的冷凝潜热，因此就整个工厂而言，将二次蒸汽引出作为它用，蒸发器只是将高品位(高温)加热蒸汽转化为较低品位(低温)的二次蒸汽，其冷凝潜热仍可完全利用。
这样不仅大大降低了能耗，而且使进入冷凝器的二次蒸汽量降低，从而减少了冷凝器的负荷。
②冷凝水显热的利用
蒸发器的加热室排出大量冷凝水，如果这些具有较高温度的冷凝水直接排走，则会造成大量的能源和水源的浪费。
为了充分利用这些冷凝水，可以将其用作预热料液或加热其它物料，也可以用减压闪蒸的方法使之产生部分蒸汽与二次蒸汽一起作为下一效蒸发器的加热蒸汽。
有时，还可根据生产需要，作为其它工艺用水。
③热泵蒸发
将蒸发器蒸出的的二次蒸汽用压缩机压缩，提高其压力，使其饱和温度超过溶液的沸点，然后送回蒸发的加热室作为加热蒸汽，此种方法称为热泵蒸发。
图片5-20为蒸汽热泵蒸发的流程之一。
由图片可见，采用热泵蒸发只需在蒸发器开工阶段供应加热蒸汽，当操作达到稳定后，不再需要加热蒸汽，只需提供使二次蒸汽升压所需要的功，因而节省了大量的生蒸汽。
通常，在单效蒸发和多效蒸发的末效中，二次蒸汽的潜热全部由冷凝水带
走，而在热泵蒸发中，不但没有此项热损失，而且不消耗冷却水，这是热泵蒸发节能的原因所在。
但应指出，热泵蒸发不适合于沸点上升较大的溶液的蒸发。
这是由于溶液的沸点升高较大时，蒸发器的传热推动力变小，因而二次蒸汽所需的压缩比将变大，这在经济上将变得不合理。
？此外，压缩机的投资较大，经常要维修保养，这些缺点在一定程度上也限制了热泵蒸发的应用。