化工原理蒸发优秀课件
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《化工原理》课件—05蒸发
也可以用同压强 下水蒸汽的温度 直接查图求得不 同浓度下溶液得 沸点。
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中，液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力，因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化，液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
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
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´，则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中： f 为校正系数，无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
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】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此，可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液，可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入， 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜，
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中，液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力，因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化，液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
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
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´，则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中： f 为校正系数，无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
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】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此，可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液，可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入， 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜，
化工原理第五章讲稿
冷凝液在蒸汽饱和温度下排出时：
c
pw
D Wr ' r
上面公式可以简化为：
hwcpw(Tw0)
2019/9/14
③ 沸点进料，t0 = t1，并忽略热损失和溶液浓度较低时， c p1= cp0 ，则
UWS Kr'tm
或
Q SO KOtm
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济 程度（或生蒸汽的利用率）。
有
Hhw r
D (H cpTw )W '(F H W )cp1t1Fp0t0 cQ l
h0cp0(t00)cp0t0
代入前面的两式得：
c
pw
式中 cp0 、cp1——料液和完成液的比热，kJ/kg·K。
2019/9/14
为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可近似认为溶液 的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即
由于引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环 型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产 生密度差引起。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向 流动。
2019/9/14
① 中央循环管式蒸发器
优点：结构紧凑、制 造方便、传热较好、 操作可靠； 缺点：循环速度在 0.4~0.5m/s以下、清洗 和维修不方便。
2019/9/14
• 5.2.2 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、
c
pw
D Wr ' r
上面公式可以简化为：
hwcpw(Tw0)
2019/9/14
③ 沸点进料，t0 = t1，并忽略热损失和溶液浓度较低时， c p1= cp0 ，则
UWS Kr'tm
或
Q SO KOtm
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济 程度（或生蒸汽的利用率）。
有
Hhw r
D (H cpTw )W '(F H W )cp1t1Fp0t0 cQ l
h0cp0(t00)cp0t0
代入前面的两式得：
c
pw
式中 cp0 、cp1——料液和完成液的比热，kJ/kg·K。
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为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可近似认为溶液 的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即
由于引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环 型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产 生密度差引起。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向 流动。
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① 中央循环管式蒸发器
优点：结构紧凑、制 造方便、传热较好、 操作可靠； 缺点：循环速度在 0.4~0.5m/s以下、清洗 和维修不方便。
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• 5.2.2 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、
大学化学《化工原理 蒸发》课件
pm p p p gL / 2
p：液面上的压强； L：加热管底部以上液层高； ρ：液体的平均密度。
§7.2 单效蒸发
14
＝t( pp) t( p)
3. 管道流体阻力产生压降的影响
p < p′ 二次蒸汽饱和温度↓
⊿'''＝1℃ （三） 蒸发器的生产能力和生产强度
生产能力: 单位时间内蒸发的水量, 即蒸发量 kg/h 大小取决于传热速率 Q
（1）循环速度较低，管内流速<0.5m/s；
（2）溶液粘度大、沸点高，有效温差小。
（3）设备的清洗和维修也不够方便。 应用广泛，适用于处理量大、结垢不严重的物系。
§7.4 蒸发设备
2. 悬筐式蒸发器（自然循环型）
优点：加热室可由顶部取出进行 清洗、检修或更换， 而且热损失也较小。
适用于易结晶或结垢溶液的蒸发
23
二、多效蒸发与单效蒸发的比较
多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，
操作费比单效蒸发小； 注意：
操作费减小的幅度并不与效数成正比，
效数越多，操作费减小的幅度成下降趋势。
多效蒸发生产能力比单效蒸发小， 生产强度比单效蒸发小，
设备费比单效蒸发大。
效数越多，设备费增大的幅度越大。
§7.3 多效蒸发
§7.4 蒸发设备
34
缺点：
❖液柱静压头效应引起的温度差损失较大，要求 加热蒸汽有较高的压力。
❖设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房。
4. 强制循环蒸发器
循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制, 一般在2.5m/s以上。 适宜蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料。 能耗大。
§7.4 蒸发设备
35
（二）单程型蒸发器
化工原理蒸发 ppt课件
W/D增加加热蒸汽的利用率增大。 作为工程技术人员，必须设法尽量节省加热蒸汽的
消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的
利用率，那么采用什么措施才能过到此目的呢？
(1)利用二次蒸汽的潜热(最普通的方法是多效蒸发) (2)利用冷凝水的显热(如预热原料液) 1、多效蒸发
特点：二次蒸发的温位<加热蒸汽的温位，操作压强
浓度增加粘度大大增大，要求特殊结构。
③需大量汽化热（如何节能？应考虑的重要问题。） ④对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位>二次蒸汽的温位
T t0 t
ppt课件
5
4.1 概述
传热温差t
主要原因
在指定p下，溶质的存在造成溶液沸点高
经济性及节能措施
①经济性
每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。
发器作为加热蒸气，则可提高加热蒸气（生蒸气）
的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。
ppt课件
7
4.1 概述
②按操作室压力分：常压、加压、减压（真空） 蒸发 常压蒸发：设备简单，操作方便，可采用敞口设 备，二次蒸汽可直接排放在大气中，但会造成大 气污染，适用于临时性或小批量的生产。 加压蒸发：可提高二次蒸汽的温度，有利于二次 蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。
16
4.2.2 单效蒸发设计计算
3、传热面积的计算
A Q Kt m
其中 Q DH hc
（1）传热平均温度差
tm T t1
ppt课件
17
4.2.2 单效蒸发设计计算
当加热蒸汽压强一定时，T=const，而t1=?
t1 Tc 温差
损失
溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳 定操作，适于小规模，多品种的场合。 连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。
化工原理课件7 蒸发 (Evaporation)
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 —（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 在高浓度范围内只 要已知两个不同压强下溶 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。
7.3 蒸发操作的经济性和操作方式
7.3.1
加热蒸汽的经济性
7.3.2 多效蒸发流程
7.3.3 7.3.4 7.3.5 蒸发设备的生产能力和效数的限制 提高加热蒸汽经济程度的其他措施 蒸发操作的最优化
7.3.1加热蒸汽的经济性
蒸汽的经济性：每1kg加热蒸汽所 能蒸发的水量（W/D） （或用溶液中 蒸发出1kg 水所需消耗的生蒸汽的量 D/W表示蒸汽的利用率）。若物料的 水溶液先预热至沸点后加入蒸发器， 忽略生蒸汽与产生的二次蒸汽的汽化 潜热的差异，不计热损失，则每1kg加 热蒸汽可汽化1kg水，即W/D =1。实 际上，由于有热损失等原因，W/D <1。 怎样才能节省加热蒸汽的消耗量， 提高生蒸汽的利用率呢？ ① 利用二次蒸汽的潜热； ② 利用冷凝水的显热。
传热温差损失： t T t (T0 T ) (T0 t ) t T
溶液沸点：
t T
有效传热温差：t t T 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时产生 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：
化工原理-蒸发
30
循环型蒸发器
列文式蒸发器
加热室上增设沸腾室， 溶液的沸腾传热有加热 室转移到沸腾室.
过 程 原
优点：避免加热管表面 结晶和结垢，适于粘度
理 大的溶液，传热系数大
与 装
缺点：液柱静压头引起
备 的温差损失大。
31
单程型蒸发器
升
膜
式
蒸
过 程 原
发 器
理
与
装
备
降 膜 式 蒸 发 器
33
单程型蒸发器
E1 E2
W1
W2
则 W1=D W2=W1-E1=D-E1
D t1
t2
过 程
W3=W2-E2=D-E1-E2
原 水蒸发总量：W= W1 + W2 + W3=3D-2E1-E2
理 与
D W 2 E1 1 E2
装
33 3
备 推广至n效： D W n 1 E1 n 2 E2 1 En 1
5
单效蒸发 物料衡算
水分蒸发量W
总物料衡算： F = L ＋W
过 溶质不变： F x0 Lx F W x
程
原 理
水分蒸发量：
W
F
1
x0 x
与
装 备
完成液浓度：
x F x0 F W
F x0 t0 h0 c0
D, Ts , Hs
W, T, H
蒸发室
加 热 L , x, 室 t , c, h
D, Ts, hs
装
备
35
单程型蒸发器 刮板式冷凝器
过 程 原 理 与 装 备
36
浸没燃烧式蒸发器
过 程 原 理 与 装 备
37
除沫器、冷凝器和真空装置 除沫器
循环型蒸发器
列文式蒸发器
加热室上增设沸腾室， 溶液的沸腾传热有加热 室转移到沸腾室.
过 程 原
优点：避免加热管表面 结晶和结垢，适于粘度
理 大的溶液，传热系数大
与 装
缺点：液柱静压头引起
备 的温差损失大。
31
单程型蒸发器
升
膜
式
蒸
过 程 原
发 器
理
与
装
备
降 膜 式 蒸 发 器
33
单程型蒸发器
E1 E2
W1
W2
则 W1=D W2=W1-E1=D-E1
D t1
t2
过 程
W3=W2-E2=D-E1-E2
原 水蒸发总量：W= W1 + W2 + W3=3D-2E1-E2
理 与
D W 2 E1 1 E2
装
33 3
备 推广至n效： D W n 1 E1 n 2 E2 1 En 1
5
单效蒸发 物料衡算
水分蒸发量W
总物料衡算： F = L ＋W
过 溶质不变： F x0 Lx F W x
程
原 理
水分蒸发量：
W
F
1
x0 x
与
装 备
完成液浓度：
x F x0 F W
F x0 t0 h0 c0
D, Ts , Hs
W, T, H
蒸发室
加 热 L , x, 室 t , c, h
D, Ts, hs
装
备
35
单程型蒸发器 刮板式冷凝器
过 程 原 理 与 装 备
36
浸没燃烧式蒸发器
过 程 原 理 与 装 备
37
除沫器、冷凝器和真空装置 除沫器
《蒸发化工原理》PPT课件
11/28/2020
14
2 单程型(膜式)蒸发器 溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。溶液通
过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸 发器。
优点： •溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料 的蒸发； •整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度， 因而这种蒸发器的有效温差较大。
优点：结构简单，不需要固定的传热面， 热利用率高
适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的 溶液。
不适于处理能被燃烧气污染及热敏性的 溶液。
11/28/2020
20
（2）螺旋管蒸发器
在螺旋加热管中，要被蒸发的液体从顶部 流向底部，同时，沸腾膜与蒸汽并流流动，由 于加热管当然螺旋形状，在中等高度的设备中 可以容纳很长的管子，经过很长的管道流动中 产生的蒸汽对液膜施加一个很高的剪切力。为 此，弯曲的螺旋管将引起二次流，二次流被施 加在沿管轴的流动上，这此作用可促进湍流并 强化高粘情况下的热传递。
适用于达到高浓度和高粘度。为获得高的蒸发 比，这类蒸发器在高温度差下和单程操作。
11/28/2020
21
7.2.2 蒸发器的选型
选型时，一般考虑以下原则： 溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重 要的因素。 高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降 膜式、刮板搅拌薄膜式等；
③溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸 点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。需 要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。
11/28/2020
4
7.1.4 蒸发操作的分类
1.按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发
化工原理课件(天大版)第五章 蒸发
液层静压引起的温度差损失为：
t m t o
（3）二次蒸汽的阻力损失引起的此项影响很小， 通常取 1 ℃左右。
二、单效蒸发器的计算
已知：F、x0、t0、x 计算内容： L、 W、加热蒸汽量D、加热面积
1、物料衡算
L F W Lx Fx 0
x0 W F1 x
2）降膜式蒸发器
料液是从蒸发器的顶部加入，在重力 作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中 蒸发增浓，在其底部 得到浓缩液。 降膜式蒸发器可以 蒸发浓度较高、粘度 较大（0.05～0.45 Pa· s） 、蒸发量较小、热敏 性的物料。但因液膜 在管内分布不易均匀， 传热系数比升膜式蒸 发器的较小，仍不适 用易结晶或易结垢的 物料。
加热管直径约 为25～50mm， 管长和管径之 比约为100～ 150
分离器
合物在分离器内分离。
优点： 溶液在蒸发器中不循环，停留时间很短， 因而特别适用于热敏性物料的蒸发； 整个溶液的浓度，不象循环型那样总是 接近于完成液的浓度，因而这种蒸发器 的有效温差较大。 由于溶液呈膜状流动，因而对流传热系 数较大。 缺点： 对进料负荷的波动相当敏感，当设计或操作不适当时不易成膜， 此时，对流传热系数将明显下降。 适用场合： 适用于黏度较小的（小于0.05Pa· s）、蒸发量较大、易受热 分解的热敏性溶液者；不适用于粘度很大，易结晶或易结垢的物 料的蒸发。
2、单程型蒸发器
间壁 循环式 式蒸 发器
升膜式蒸发器-----价廉 降膜式蒸发器-----价廉 单程式（膜式）： 刮板式蒸发器 升-降膜式蒸发器 溶液不循环带来好处有： （1）溶液在蒸发器中的停留 时间很短，因而特别适用于热 敏性物料的蒸发； （2）整个溶液的浓度，不象 循环型那样总是接近于完成液 的浓度，因而这种蒸发器的有 效温差较大。
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第7章 蒸发
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 蒸发设备 单效蒸发 多效蒸发
2020/10/13
1
7.1 概述 一．蒸发的目的
蒸发 将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使
部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶 液或回收溶剂的操作称为蒸发。
蒸发操作的基本要点
蒸发操作的基本要点是向蒸发器连续提供 足够的热量并及时移除汽化的溶剂。
2020/10/13
20
7.2.3 蒸发辅助设备
（1）除沫器
2020/10/13
21
（2）疏水器
2020/10/13
1－冷凝水入口；2－冷凝水出口；3－排出管； 4－变压室；5－滤网；6－阀片
22
7.3 单效蒸发
7.3.1物料衡算
Fwo(FW)w
完成液
水分蒸发量
的流量
W F (1 w0 ) w
9
溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。
主要原因： （1）蒸发室空间压强下，溶液的沸 点高于同压强下溶剂的沸点； （2）蒸发室液面下实际发生汽化之 处的压强大于蒸发室空间的压强。
2020/10/13
10
2、蒸发设备
为什么冷凝器架设安置得很高？
2020/10/13
11
7.2 蒸发设备 7.2.1 循环型蒸发器
2020/10/13
24
7.3.2热量衡算
（1）浓缩热显著的溶液
D ro F i0 (F W )i W I Q 损
或 D roF (i i0) W I i Q 损
若 Q 损l 0,沸点进 i0i料 Iir
Dr0 Wr r0 r 此时 DW
2020/10/13
25
图7-15 氢氧化钠的焓浓图
2020/10/13
2020/10/13
15
一．升膜式蒸发器
升膜式蒸发器图7-5 1―蒸发器；2―分离室；
2020/10/13
16
二．降膜式蒸发器
降膜式蒸发器图7-6 1― 蒸 发 器 ； 2― 分 离 室 ； 3―布膜器
2020/10/13
17
四．旋转刮板式蒸发器
旋转刮板式蒸发器
2020/10/13
18
五．单程型蒸发器性能的比较
图7-1 液体蒸发的简化流程
4
三．蒸发过程分类
操作压力
加压蒸发 常压蒸发 真空（减压）蒸发
间歇蒸发 蒸发器进、出料状况
连续蒸发
2020/10/13
5
三．蒸发过程分类
二次蒸汽是否 用作另一蒸发 器的加热蒸汽
单效蒸发 多效蒸发
并流 逆流 平流
2020/10/13
6
四．蒸发操作的特点
1．溶液的沸点升高 由于不挥发溶质的存在使溶液的沸点高于
2020/10/13
8
四．蒸发操作的特点
3．溶液的工艺特性
蒸发过程中溶液的某些性质随着溶液的组 成而改变。有些物料在浓缩过程中可能析出结 晶、发泡、严重结垢、变性分解、黏度增高、 腐蚀性增大等。在选择蒸发工艺和设备时需要 认真考虑，尤其是蒸发器的防垢除垢技术，是 世界性的热门研究课题。
2020/10/13
26
（2）不计浓缩热的热量衡算 对溶液浓度变化不大、浓缩热不大的溶液
D roF c0(t t0) W r Q 损
蒸发器的热负荷为
Q Dro
2020/10/13
27
Байду номын сангаас
7.3.3蒸发速率与传热温度差
蒸发速率： 通常用单位时间的蒸发量W表示。
蒸发过程的速率是由传热速率决定的。
QD roKA(Tt)
溶液的沸点： 溶液的沸点不仅取决于蒸发器的操作压强，而且还与溶
2020/10/13
2
蒸发操作的目的
（1）制取增浓的液体产品 如电解烧碱液的浓 缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩、蔗糖水溶 液及各种果汁的浓缩等。
（2）纯净溶剂的制取 如海水淡化等。
（3）同时制备浓溶液和回收溶剂 如中药生产 中酒精浸出液的蒸发。
2020/10/13
3
二．蒸发的概念
2020/10/13
纯溶剂的沸点。 对于垂直管式蒸发器，管内液柱的静压力
及蒸汽在管道内的流动阻力也会引起溶液的沸 点升高。
沸点升高使传热推动力降低。
2020/10/13
7
四．蒸发操作的特点
2．热能的综合利用 蒸发时需要消耗大量加热蒸汽，而溶剂汽
化又产生相应量的二次蒸汽，因而强化与改善 蒸发器的传热效果，充分利用二次蒸汽的潜热， 应给予足够的重视。
质存在使溶液的沸点升高和蒸发器内液体的静压强有关。
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一．溶质造成的沸点升高
溶液中不挥发溶质引起饱和蒸汽压下降，使溶液沸点升高 。
查手册 获取
估算——杜林规则
①在浓度不太高的范围内，可 认为溶液的沸点升高与压强无 关，而取1大气压下的数值。
②在高浓度范围内，只要已知 两个不同压强下溶液的沸点， 则其他压强下的沸点可按水的 沸点作内插或外推。
单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行 传热和蒸发，一次通过加热室即达到所要求的组成。其突出优 点是传热效率高，蒸发速度快，溶液在蒸发器内停留时间短， 特别适用于热敏性物料的蒸发，因而在食品、生物制品、制药 等工业部门得到广泛应用。
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7.2.2 蒸发器的传热系数
措施： ①定期清洗，去除垢层，加快流速，减少结垢。 ②扩大管内两相流动的“环状流”区域。
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一、垂直短管型蒸发器
中央循环管蒸发器图7-2 1―加热室；2―中央循 环管；3―蒸发室；4― 外壳
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二、垂直长管型蒸发器
强制循环性蒸发器图7-4 1―加热管；2―循环泵；
3―循环管；4―蒸发室； 5―除沫器
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7.2.2 单程型蒸发器
96
t2
80 60
60
t1
50
40
按杜林规则分别确定0.04MPa、0.06MPa下，溶液的沸点。
9660 96t1 8050 8040
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图7-16 NaOH 水溶液的杜林线图
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杜林规则：在相当宽的压强范围内，溶液的沸点与同压强下 溶剂的沸点成线性关系。
溶 液 的 沸 点
℃
水的沸点：oC
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例： 压强，MPa 0.1 0.08 0.06 0.05 0.04
某溶液沸点，oC 120 某溶剂沸点，oC 100
完成液的组成
w Fw0 F W
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在初始浓度不太高的情况下，随水分蒸发量的增加，溶液浓度变化不
大，只是到后期才明显变化。因为蒸发器溶液浓度等于完成液浓度，如果 在一个蒸发器内蒸发，则溶液浓度和粘度较大，对蒸发不利。可在一个蒸 发器中将大部分水分蒸发，然后在另一个蒸发器中蒸发得到所需的浓度。
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 蒸发设备 单效蒸发 多效蒸发
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7.1 概述 一．蒸发的目的
蒸发 将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使
部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶 液或回收溶剂的操作称为蒸发。
蒸发操作的基本要点
蒸发操作的基本要点是向蒸发器连续提供 足够的热量并及时移除汽化的溶剂。
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7.2.3 蒸发辅助设备
（1）除沫器
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（2）疏水器
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1－冷凝水入口；2－冷凝水出口；3－排出管； 4－变压室；5－滤网；6－阀片
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7.3 单效蒸发
7.3.1物料衡算
Fwo(FW)w
完成液
水分蒸发量
的流量
W F (1 w0 ) w
9
溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。
主要原因： （1）蒸发室空间压强下，溶液的沸 点高于同压强下溶剂的沸点； （2）蒸发室液面下实际发生汽化之 处的压强大于蒸发室空间的压强。
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2、蒸发设备
为什么冷凝器架设安置得很高？
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7.2 蒸发设备 7.2.1 循环型蒸发器
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7.3.2热量衡算
（1）浓缩热显著的溶液
D ro F i0 (F W )i W I Q 损
或 D roF (i i0) W I i Q 损
若 Q 损l 0,沸点进 i0i料 Iir
Dr0 Wr r0 r 此时 DW
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图7-15 氢氧化钠的焓浓图
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一．升膜式蒸发器
升膜式蒸发器图7-5 1―蒸发器；2―分离室；
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二．降膜式蒸发器
降膜式蒸发器图7-6 1― 蒸 发 器 ； 2― 分 离 室 ； 3―布膜器
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四．旋转刮板式蒸发器
旋转刮板式蒸发器
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五．单程型蒸发器性能的比较
图7-1 液体蒸发的简化流程
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三．蒸发过程分类
操作压力
加压蒸发 常压蒸发 真空（减压）蒸发
间歇蒸发 蒸发器进、出料状况
连续蒸发
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三．蒸发过程分类
二次蒸汽是否 用作另一蒸发 器的加热蒸汽
单效蒸发 多效蒸发
并流 逆流 平流
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四．蒸发操作的特点
1．溶液的沸点升高 由于不挥发溶质的存在使溶液的沸点高于
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四．蒸发操作的特点
3．溶液的工艺特性
蒸发过程中溶液的某些性质随着溶液的组 成而改变。有些物料在浓缩过程中可能析出结 晶、发泡、严重结垢、变性分解、黏度增高、 腐蚀性增大等。在选择蒸发工艺和设备时需要 认真考虑，尤其是蒸发器的防垢除垢技术，是 世界性的热门研究课题。
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（2）不计浓缩热的热量衡算 对溶液浓度变化不大、浓缩热不大的溶液
D roF c0(t t0) W r Q 损
蒸发器的热负荷为
Q Dro
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Байду номын сангаас
7.3.3蒸发速率与传热温度差
蒸发速率： 通常用单位时间的蒸发量W表示。
蒸发过程的速率是由传热速率决定的。
QD roKA(Tt)
溶液的沸点： 溶液的沸点不仅取决于蒸发器的操作压强，而且还与溶
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蒸发操作的目的
（1）制取增浓的液体产品 如电解烧碱液的浓 缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩、蔗糖水溶 液及各种果汁的浓缩等。
（2）纯净溶剂的制取 如海水淡化等。
（3）同时制备浓溶液和回收溶剂 如中药生产 中酒精浸出液的蒸发。
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二．蒸发的概念
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纯溶剂的沸点。 对于垂直管式蒸发器，管内液柱的静压力
及蒸汽在管道内的流动阻力也会引起溶液的沸 点升高。
沸点升高使传热推动力降低。
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四．蒸发操作的特点
2．热能的综合利用 蒸发时需要消耗大量加热蒸汽，而溶剂汽
化又产生相应量的二次蒸汽，因而强化与改善 蒸发器的传热效果，充分利用二次蒸汽的潜热， 应给予足够的重视。
质存在使溶液的沸点升高和蒸发器内液体的静压强有关。
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一．溶质造成的沸点升高
溶液中不挥发溶质引起饱和蒸汽压下降，使溶液沸点升高 。
查手册 获取
估算——杜林规则
①在浓度不太高的范围内，可 认为溶液的沸点升高与压强无 关，而取1大气压下的数值。
②在高浓度范围内，只要已知 两个不同压强下溶液的沸点， 则其他压强下的沸点可按水的 沸点作内插或外推。
单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行 传热和蒸发，一次通过加热室即达到所要求的组成。其突出优 点是传热效率高，蒸发速度快，溶液在蒸发器内停留时间短， 特别适用于热敏性物料的蒸发，因而在食品、生物制品、制药 等工业部门得到广泛应用。
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7.2.2 蒸发器的传热系数
措施： ①定期清洗，去除垢层，加快流速，减少结垢。 ②扩大管内两相流动的“环状流”区域。
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一、垂直短管型蒸发器
中央循环管蒸发器图7-2 1―加热室；2―中央循 环管；3―蒸发室；4― 外壳
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二、垂直长管型蒸发器
强制循环性蒸发器图7-4 1―加热管；2―循环泵；
3―循环管；4―蒸发室； 5―除沫器
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7.2.2 单程型蒸发器
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t2
80 60
60
t1
50
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按杜林规则分别确定0.04MPa、0.06MPa下，溶液的沸点。
9660 96t1 8050 8040
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图7-16 NaOH 水溶液的杜林线图
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杜林规则：在相当宽的压强范围内，溶液的沸点与同压强下 溶剂的沸点成线性关系。
溶 液 的 沸 点
℃
水的沸点：oC
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例： 压强，MPa 0.1 0.08 0.06 0.05 0.04
某溶液沸点，oC 120 某溶剂沸点，oC 100
完成液的组成
w Fw0 F W
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在初始浓度不太高的情况下，随水分蒸发量的增加，溶液浓度变化不
大，只是到后期才明显变化。因为蒸发器溶液浓度等于完成液浓度，如果 在一个蒸发器内蒸发，则溶液浓度和粘度较大，对蒸发不利。可在一个蒸 发器中将大部分水分蒸发，然后在另一个蒸发器中蒸发得到所需的浓度。