蒸发1
低温蒸发原理(一)
低温蒸发原理(一)低温蒸发1. 引言•低温蒸发是一种常见的物理现象，广泛应用于工业生产和日常生活中。
它能够快速将液体转变为气体，同时去除热量，造成温度下降的效果。
•本文将介绍低温蒸发的原理及其应用领域。
2. 原理解析低温蒸发的原理可以从分子动力学理论出发来解释。
2.1. 分子动力学理论•分子动力学理论认为，物质由许多分子组成，分子之间不断碰撞。
分子的运动速度和能量与温度有关。
•分子在液体表面附近活跃，部分具有较高能量的分子能够克服液体的表面张力转变为气体。
2.2. 低温蒸发过程低温蒸发是通过控制液体表面活性分子的能量来实现的。
•在低温蒸发中，通过降低液体的温度，降低液体分子的平均能量。
这使得液体表面较活跃的分子能够转变为气体，同时带走一部分热量，导致液体温度的下降。
•低温蒸发通常在密闭的容器内进行，以保持液体与外界的隔离。
通过控制外界环境的热量传递，可以进一步降低液体的温度，加速蒸发过程。
3. 低温蒸发的应用3.1. 工业应用•低温蒸发在化工、制药等工业领域起到重要作用。
通过低温蒸发可以实现液体的浓缩，提高产品纯度。
•低温蒸发还可以用于废水处理和盐类结晶等过程，在环保和资源回收方面具有广泛的应用。
3.2. 日常生活应用•低温蒸发在日常生活中的应用也很常见。
例如，我们经常使用的空调和冰箱都是利用低温蒸发原理工作的。
•空调通过低温蒸发来降低室内温度，提供舒适的环境。
而冰箱则利用低温蒸发来冷却食物和保鲜。
4. 总结•低温蒸发是一种利用分子动力学理论实现的物理现象。
通过降低液体表面活性分子的能量来实现液体向气体的转变。
•低温蒸发在工业生产和日常生活中具有重要的应用，可以用于浓缩液体、废水处理、盐类结晶以及提供舒适的室内环境等。
参考资料: - Smith, W.F. (2008). Principles of Materials Science and Engineering. McGraw-Hill Education. - Hammersley,A. (1997). Low Temperature Physics and Biology Springer.5. 实例分析：低温蒸发的实际案例5.1. 工业应用案例：浓缩液体•在化工、食品加工等领域，常常需要将溶液中的溶质浓缩，以提高产品的纯度或者有效回收溶质。
单效蒸发及其计算
温度差损失）， ℃；
Δ′——操作压强下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高， ℃；
F——校正系数，无因次，其经验计算式为
式中 T′——操作压强下二次蒸气的温度， ℃； r′——操作压力下水的汽化热，kJ/kg。
单效蒸发及其计算
2. 按杜林规则计算
杜林规则说明溶液的沸点和同压强下标准溶液沸点间呈线性关 系。由于容易获得纯水在各种压强下的沸点，故一般选用纯水作为 标准溶液。只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点，以溶液沸 点为纵坐标，以水的沸点为横坐标，在直角坐标图上标绘相对应的 沸点值即可得到一条直线（称为杜林直线）。由此直线就可求得该 溶液在其他压强下的沸点。图5-2是由试验测定的不同组成的 NaOH水溶液的沸点与对应压力下纯水沸点的关系线图，已知任意 压力下水的沸点，可由图查出不同浓度下NaOH的沸点。
单效蒸发及其计算
（三）由于管路阻力而引起的温度差损失Δ″
二次蒸气由分离器送至冷凝器要克服管道 中流动阻力，所以分离室内二次蒸气压强应略 高于冷凝器中规定的压强。相应的蒸气温度也 高于冷凝器中蒸气的温度，两者的差值称为由 于管路阻力引起的温度差损失Δ″，其值与蒸气 的流速、物性及管路特性有关，一般取经验值 1～1.5 ℃。
单效蒸发及其计算
解：（1）求Δ′ 取冷凝器绝压pk为15kPa，可查出15 kPa下水蒸气的饱和 温度T′为53.5℃。取因流动阻力而引起的温度差损失Δ 1 ℃，故二次蒸气温度T′=54.5 ℃。由附表查出二次蒸气其他参 数为：T″=54.5 ℃，p′=15.4 kPa ,汽化潜热r′=2367.6 kJ/kg。
单效蒸发及其计算
单效蒸发及其计算
二、 单效蒸发的计算
单效蒸发中要计算的内容有：（1）单位时间内由溶 液中整除的二次蒸气质量，称为蒸发量；（2）单位时间内 消耗的加热蒸气量；（3）所需的蒸发器传热面积S。
7上4.2液体的蒸发(第1课时)教案(浙教版科学教案)
7上4.2液体的蒸发（第1课时）教案教材分析《液体的蒸发》是新课程七年级第四章第2节中的知识内容，蒸发现象是生活中常见的物态变化现象之一，也是两种汽化现象中的一种。
本节主要学习“影响蒸发快慢的因素”和“蒸发吸热”的知识。
通过本节的学习，培养学生动手能力和自主探索能力，以及同学之间相互合作的理念，同时培养学生将学到的知识与生产、生活密切联系的意识。
学生分析学生已经学习了熔化和凝固，因此，有了一定的学习基础，而且蒸发现象接触较多，感到易学，只要增加丰富的实验，让学生自主探究，从而得到结论。
可培养学生的学习兴趣。
教学目标1、知识目标：(1) 了解汽化两种方式:蒸发和沸腾(2) 了解影响蒸发快慢的三个影响因素，以及在实际中的应用，能够列举并分析增大蒸发和减少蒸发的事例。
(3) 确认液体蒸发时，温度要降低并以此来解释相关的现象。
2、能力目标：进一步提高实验动手能力和探究能力，初步学会归纳知识的能力。
3、德育目标：学会与人合作，培养从实践中来到实践中去的科学研究方法教学方法引导、分析、归纳学习方法实验探究、合作讨论、归纳器材烧杯、玻璃片、温度计、酒精、酒精灯、滴管、棉花。
设计理念1、《新课程标准》强调培养学生的科学探究能力，充分发挥学生的主动性和创造性2、让学生在轻松愉快的课堂中体验科学探究的过程，失败的原因，成功的关键。
3、让学生参与对自身学习的评价，体验到自主学习的收获与乐趣。
教学流程一、创设情景，导入新课1、教师用酒精棉花在黑板上写出“汽化”两字问题：你们看到了什么？这两字发生了什么变化？引出：汽化的概念2、同学们能够例举日常生活中常见的汽化现象吗？（洒在地上的水变干，湿衣服晾干，打开瓶塞的香水瓶里的香水愈来愈少，日久不见……）3、从实例中引出汽化的概念：像这种物质从液态变成汽态的过程叫汽化。
4、在夏日、在严冬……值日生在教室拖过的地都会干吗？引出汽化的概念：像这种在任何温度下都能进行，并只能在液体表面进行的汽化现象叫做蒸发.二、从日常现象入手，产生问题，探索问题，导入研究课题1、创设情景讨论：生活中如何晾衣服？学生分组比赛，列举具体方法，并想老师汇报讨论结果让其他组补充，并进行归类，归纳得出影响蒸发快慢的三个因素。
1吨水蒸发所需要的热量
1吨水蒸发所需要的热量：4200* 100*5=2.1*10^6千焦
1吨铝水冷却所能释放的热量：1000*0.88*243=2.19*10^5千焦如：
以今天冷却后一小时金属托盘的实测温度268℃，温度降到室温25℃所散发的热量为2.19*10^5千焦
2.1*10^6/2.19*10^5=9.59
蒸发一吨水需要9.59吨铝水冷却所释放的热量，要求热量转换率100%。
如以出渣的温度是650℃计算
1吨铝水冷却所能释放的热量：1000*0.88*625=5.5*10^5千焦2.1*10^6/5.5*10^5=3.8
蒸发一吨水需要3.8吨铝水冷却所释放的热量，要求热量转换率100%。
以熔铸每天出三炉，铝渣重600KG，出炉时温度为650℃计算。
600*0.88*625=3.3*10^5千焦
3.3*10^5/2.1*10^3=157.1KG
一天铝渣冷却释放的热量可以蒸发157.1KG水，热量转换率要求100%。
从今天的蒸发的水里为14.1KG。
根据深圳国家基本气象站1953-2008年的资料统计，我市年平均降水量为1942.5mm，蒸发量为1614mm
平均每月的蒸发量为134.5mm。
平均每天的蒸发量：4.5mm。
以夏天的蒸发量是10mm计算。
10平方一天的蒸发量是100KG水
2吨水需要表面积200平方米。
三效蒸发系统(1)点检表
日 星期五
14:30
星期六
8:30
14:30
星期日
8:30
14:30
38
#1#2#3进料泵振动、声音、温度无异 常，无滴漏情况
39 #1#2#3进料泵各部螺栓无松动
40
#1#2#3进料泵管道阀门完好灵活，无 异响
41 #1#2#3进料泵油位是否正常
点检人员签名
异 常 情 况 记 录
一、每周五对设备进行全面检查。 备注 二、用“√”表示正常， “×”表示异常，异常应在“异常情况记录”栏予以记录，“○”表示设备停运。
三效蒸发系统（1）点检表
设备归属车间： 物化车间
序号 检查内容
时间
设备名称：
星期一
设备编码： 星期二
8:30
14:30
8:30
14:30
日期：
年 月 日至 年 月
星期三
星期四
8:30
14:30
8:30
14:30
1
#1#2循环泵A、B、C振动、声音、温度 无异常，无滴漏情况
2 #1#2循环泵A、B、C各部螺栓无松动
3
#1#2循环泵A、B、C管道阀门完好灵 活，止回阀动作无异响
4 #1#2循环泵A、B、C油位是否正常
5
#1#2出料泵振动、声音、温度无异 常，无滴漏情况
6 #1#2出料泵各部螺栓无松动
7
#1#2出料泵管道阀门完好灵活，止回 阀动作无异响
8 #1#2出料泵油位是否正常
9
#1#2冷凝水泵振动、声音、温度无异 常，无滴漏情况
17 #1#2轴封水泵油位是否正常
18
#1#2蒸馏水泵振动、声音、温度无异 常，无滴漏情况
蒸发(1)
应用化工技术专业核心课程《化工单元操作》
常州刘国钧高等职业技术学校
应用化工技术专业核心课程《化工单元操作》
1. 升膜蒸发器
原理：溶液预热到接近沸点时由蒸发器 底部送入，进入加热管时立即受热沸腾 汽化，溶液在高速上升的二次蒸汽带动 下，沿管壁边呈膜状向上流动边蒸发。 到达分离室后，完成液与二次蒸汽分离 后由分离室底部排出。
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。 不适于处理不能被燃烧气污染及热敏 性的溶液。
应用化工技术专业核心课程《化工单元操作》
常州刘国钧高等职业技术学校
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。
常州刘国钧高等职业技术学校
应用化工技术专业核心课程《化工单元操作》
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。 减压蒸发： 沸点低 优点： (1) 传热温度差Δtm ↑； (2) 可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ； (3)可防止热敏性物料变质或分解 ； (4)沸点温度低，减少热损失。 缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备 适用于处理热敏性物料。
1-6#蒸发器施工方案
施 工 方 案项目名称： 烧碱1-6#蒸发器工程编号： 04-09-50A-159-160-161-162-163-164编 制：编制单位：（ ） 编制时间：****4年**月** 日施工单位： 批 准： 审 核:建设单位： 批 准： 审 核:目录1．编制说明2．编制依据3．工程概况4．施工准备5．施工组织措施计划6．施工方法（工艺）7．资源需求计划8．施工进度计划9. 质量检验计划----------------------------------------------------------------10.检维修施工作业风险评价报告书----------------------------------------编制说明填写内容：1-6#蒸发器是烧碱装置的核心设备之一，是公司控制的重点设备。
它是烧碱装置能否正常开车的关键。
本次施工主要内容是更换蒸发器中部短接上下法兰口垫片。
因此，建修公司电石厂分公司非常重视此检修项目的施工，由制造工程处负责此项目的检修工作。
我工程处将本着“安全第一，质量至上”的指导方针，严格遵守国家标准和规范，进行施工检修。
为了更好的完成本次检修施工任务，特编制此施工方案。
编制依据填写内容1、国家法规；本次施工将严格遵守国家有关法规，〈中华人民共和国合同法〉〈中华人民共和国招投标法〉〈中华人民共和国劳动法〉2国家现行规范和标准；本次施工将遵循以下国家现行规范和标准。
《现场设备，工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236——98《化工建设起重工程施工及验收规范》HGJ201——83<<中低压化工设备施工及验收规范>>HGJ209-833工程项目质量计划；本着ISO9000系列标准的要求，做好本次施工质量计划，设备及材料标识准确，合格证书齐全，各工序之间需有工序交接卡，焊接作业需要有焊接工艺卡。
4用户要求；本次施工将本着用户至上的原则，满足用户提出的要求，为用户服好务。
第五章蒸发(概述、1节)
二、单效蒸发流程
二次蒸汽
不凝性气体
冷却水
冷凝器
原料液 加热蒸汽
（生蒸汽）
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除沫器 蒸发室
加热室
冷凝水
完成液 单效蒸发器
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水
2019/5/10
概述：蒸发的基本原理 (4)
1、加热剂——饱和蒸汽，也称为新鲜蒸汽，或生蒸汽，一般来自锅炉，
用于加热稀溶液使之沸腾，其冷凝水在在饱和状态下排出；
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2019/5/10
第一节 蒸发设备(10)
二、强制循环型蒸发器：
强制型与自然 循环的最大区别是 增加了循环泵，加 强了溶液在蒸发器 内的流速,其速度 可达2～3.0m/s， α较大，速度增大 则阻力损失增大， 耗能增大。
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2、真空蒸发：为什么多数采用真空蒸发？
（1）可以降低溶液的沸点： 提高蒸发的传热推动力——Δtm=T-t
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2019/5/10
概述：蒸发的基本原理 (12)
（2）明确以下概念：对于t(沸点)—p(操作压强)的关系:
①浓度x一定，p↑,t↑;p↓,t↓; ②操作压强p一定，浓度x↑，t ↑(溶质的沸点升高) ③同一压强p,同一浓度x，沸点t的高低决定于物料种类。 ④ 若保持 p↓,t↓,Δtm不变，可以降低加热蒸汽的饱和温度Ts， 进一步可以减少热损失。
溶液物料走管程 以管式为例
沸腾
蒸发是 有相变
加热蒸汽走壳程
被冷凝
蒸发过程的推动力：Δtm=T-t
的传热 过程；
加热蒸汽的饱和蒸汽压 Ps↔饱和温度T
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谈话交流：
一、创设情境，设置悬念导新课
(一)认识蒸发
“不洗倒干净，洗了不干净。
不洗有人吃，洗了没人吃”你们来猜一猜这是什么？
生回答：水
师在黑板上用酒精写个“水”字。
一会问：请同学们看黑板，你发现了什么？生：字没有了。
师：你有什么疑问呢？想想水跑哪去了/？
生：水可能跑空气中去了？生：水可能变成水蒸气，跑到天上去了。
师：在我们日常生活中还见过那些水变成水蒸气的跑到天空去的现象那？
生：烧开水的时候，水慢慢变成水蒸气跑到空气中。
生：洗过的衣服，慢慢干了。
生：雨过天晴，地上的水就会变成水蒸气跑到空气中去。
师:：同学们真厉害，有一双发现科学的眼睛，就像这样水慢慢变成蒸气飞散到空气中去了的现象就叫蒸发。
师：夏季洗的衣服会干，冬季洗的衣服也会干吗？出示三幅不同场景下的照片，引导学生分析衣服上的水会蒸发吗？
小结：水在任何温度下都可以蒸发。
板书：蒸发
二、
（二）猜想假设
1、课件出示：一个男孩刚从游泳池里出来，身上发抖的图片。
请同学们看，在洗完澡后有也有过这种感觉吗？
2、引导：那你们有什么问题吗？
生：身上的水蒸发时，可能会吸热。
3、谈话：那蒸发会不会吸热呢？去验证，如何利用我们身边的材料，来研究呢？我们一起来看有：温度计、棉棒、水。
那么小组谈论一下你有什么方案来研究这个问题呢？
（用棉纱将一只温度计的液泡包住，蘸上少些水，取出来停留在空中，观察温度计的变化。
）强调一下温度计怎样使用？先看温度计原来的温度再看测量之后的温度有个温度差。
时间（分钟）温度（℃）
2
4
6
8
4、实验前，交流注意事项
4、小组合作，汇报实验结果。
5、师：你们有什么发现？得出什么结论？为什么温度计的度数会下降呢?
生：蒸发会吸热。
小结：温度慢慢下降，蒸发需要吸热。
（三）影响蒸发的快慢因素
（三）制定方案，实施探究
师：现在每张桌子上都有一块湿布谁能想办法让这块湿布尽快变干呢？
生：可以加热
生：将两块同样的湿布浸入水中然后拿出拧干水一块成团，一块展开晒晾，观察哪块干得快？生：将两块同样的湿布浸入水中然后拿出拧干水，两块都展开，一块用吹风机吹，观察哪块干得快？
小组合作，共同探究，完成表格
记录单
研究问题蒸发快慢与（）有关
我的方案
结论（）蒸发的快
实验过后，组长汇报结果。
师：为什么用吹风机吹那？
生：风吹增加空气流动。
师：为什么要张开？
生：增加接触面积。
┉┉┉┉┉┉┉┉
（四）得出结论
加热、增加空气流动、增加蒸发面积从而使蒸发的快一些。
五、交流评价
谈谈你的收获是什么？
六、拓展活动
⑴照教材第57页的方法制作“晴雨计”。
⑵调查蒸发对我们有利的一面和不利的一面，并做好记录。
[设计意图：拓展活动是让学生知道科学就在我们身边，科学具有两重性；指导学生将探究活动拓展延伸到课外，在课外继续进行动手制作，把所学的科学知识应用于生活，体现现代教育所体现的（sts）精神，培养学生对科学的持久兴趣。
]
板书：
20 蒸发
加热
水蒸气增大面积
有风
水。