第七章 蒸发
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水文学原理-蒸发与散发学习课件(ppt 41页)
Rb H
Hs Ha0
Rn-H-He+Ha=Hz
彭曼研究了综合考虑太阳辐射、水汽扩散 和空气动力因素的计算水面蒸发的方法
彭曼公式
E1 (QnEz)
气温--饱和水
汽压关系曲线
梯度
e0s e2s Ts T2
Cp
P 0622L
Qn：单位时间、单位面积上的净辐射当量；Cp： 定压比热；P：大气压强；L：蒸发潜热
时：
EU WU P ， EL ( E m EU )WL / WLM ， ED 0；
（ 3） WU
P
E
，
m
C
(
E
m
EU
) WL
C WLM
时：
EU WU P ， EL C ( E m EU )， ED 0；
（ 4） WU
P
E
，
m
WL
C ( E m EU )时：
③ W<W断，这时毛管水不再连续，毛管向土壤表面输送水分 的机制遭到破坏，水分只能以膜状水形式或气态水形式向 上层土壤表面移动。
§3 土壤蒸发
2 土壤蒸发的实验验证
土壤含水量大于田间持水量时土壤水分剖面的变化
§3 土壤蒸发
2 土壤蒸发的实验验证
土壤含水量介于毛管断裂含水量和 田间持水量之间时土壤水分剖面的变化
热量平衡法--热量平衡法是基于能量守恒定律和蒸发需要消耗热 量的概念而建立起来的
Rn 为净辐射 (J/min) Ha= Hai--Ha0
入出流热量差 (J/min) Hs 为水体储热变量 (J/min) H 水体传导感热损失 He 蒸发耗热量 Hz 水体储热量
化工原理 08第七章蒸发与结晶
悬筐式蒸发器的优点是循环速度较高 （约为1～1.5m/s），传热系数较大；由于 与壳体接触的是温度较低的溶液，其热损失 较小；此外，由于悬挂的加热室可以由蒸发 器上方取出，故其清洗和检修都比较方便。 其缺点是结构复杂，金属消耗量大。适用于 易结晶、结垢的溶液。
3．外热式蒸发器
外热式蒸发器的结构特点是把中 央循环管式蒸发器中管束较长的加热 室和分离室分开，这样，一方面降低 了整个设备的高度，另一方面由于循 环管没有受到蒸汽加热，加大了溶液 的密度差，且由于管子较长，从而加 快了溶液循环的速度（可达1.5m/s以 上）。
第七章 蒸发与结晶
安徽理工大学 张洪流
第一节 概述
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使溶剂部分汽化从而达 到将溶液浓缩等生产目的的单元操作。蒸发操作广泛用于化工、轻工、 制药、食品等多种工业生产中。
蒸发操作在工业生产中主要作用有： （1）将稀溶液浓缩直接得到液体产品，或将浓缩液进一步加工处理获 取固体产品；例如电解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、果汁、牛奶、 抗生素溶液等的蒸发。 （2）获取溶液中的溶剂作为产品；例如海水蒸发制取淡水。 （3）同时制取浓缩液和回收溶剂；例如制药中浸取液的蒸发。
图7-5 列文蒸发器 1－加热室2－加热管3－循 环管 4－蒸发室 5-除沫器
6－挡板7－沸腾室
5．强制循环型蒸发器
在一般的自然循环型蒸发器中，由于循 环速度较低，导致传热系数较小，且当溶液 有结晶析出时，易粘附在加热管的壁面上。 不适宜于处理粘度大、易结垢及有大量结晶 析出的溶液。为了提高循环速度，可采用强 制循环型蒸发器。它是利用外加动力（循环 泵）促使溶液循环，循环速度的大小可通过 调节循环泵的流量来控制，其循环速度一般 在2.5m/s以上。
3．外热式蒸发器
外热式蒸发器的结构特点是把中 央循环管式蒸发器中管束较长的加热 室和分离室分开，这样，一方面降低 了整个设备的高度，另一方面由于循 环管没有受到蒸汽加热，加大了溶液 的密度差，且由于管子较长，从而加 快了溶液循环的速度（可达1.5m/s以 上）。
第七章 蒸发与结晶
安徽理工大学 张洪流
第一节 概述
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使溶剂部分汽化从而达 到将溶液浓缩等生产目的的单元操作。蒸发操作广泛用于化工、轻工、 制药、食品等多种工业生产中。
蒸发操作在工业生产中主要作用有： （1）将稀溶液浓缩直接得到液体产品，或将浓缩液进一步加工处理获 取固体产品；例如电解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、果汁、牛奶、 抗生素溶液等的蒸发。 （2）获取溶液中的溶剂作为产品；例如海水蒸发制取淡水。 （3）同时制取浓缩液和回收溶剂；例如制药中浸取液的蒸发。
图7-5 列文蒸发器 1－加热室2－加热管3－循 环管 4－蒸发室 5-除沫器
6－挡板7－沸腾室
5．强制循环型蒸发器
在一般的自然循环型蒸发器中，由于循 环速度较低，导致传热系数较小，且当溶液 有结晶析出时，易粘附在加热管的壁面上。 不适宜于处理粘度大、易结垢及有大量结晶 析出的溶液。为了提高循环速度，可采用强 制循环型蒸发器。它是利用外加动力（循环 泵）促使溶液循环，循环速度的大小可通过 调节循环泵的流量来控制，其循环速度一般 在2.5m/s以上。
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u 、压强p不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度, 故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。
第七章 传热与蒸发-蒸发 ppt
第九节 多效蒸发
一、并流(顺流)加料法的蒸发流程
并流加料的三效蒸发装置流程示意图
总结
蒸发
第七节 蒸发设备 第八节 单效蒸发
第九节 多效蒸发
第七节 蒸发设备
二、膜式(单程型)蒸发器
2. 降膜蒸发器
1-加热室 2-分离器
第七节 蒸发设备
二、膜式(单程型)蒸发器
3. 刮板式薄膜蒸发器
第七节 蒸发设备
二、膜式(单程型)蒸发器
4. 离心式薄膜蒸发器
第八节 单效蒸发
一、蒸发量
qmF
根据单效蒸发器作溶质的 衡算，得
qmF x0 (qmF qmw ) x1
中药制药工程原理与设备
第七章 传热与蒸发
蒸发
第七节 蒸发设备 第八节 单效蒸发 第九节 多效蒸发
第七节 蒸发设备
蒸发 使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出 蒸汽，从而使溶液中溶质组成提高的单元操作 称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。
第七节 蒸发设备
蒸发操作的目的 ①直接得到经浓缩后的液体产品，例如稀烧 碱溶液的浓缩，各种果汁、牛奶的浓缩等。 ②制取纯净溶剂，例如海水蒸发脱盐制取淡 水。
水分蒸发量
qmw
x0 qmF (1 ) x1
第加热蒸汽 的汽化热
qmD r qmw r 'qmF c p0 (t1 t0 ) L
qmD
qmw r ' qmF c p 0 (t1 t0 ) L r
第八节 单效蒸发
三、蒸发器的传热面积 S
含有不挥发溶质的溶液，其蒸气压较同温 度下溶剂(即纯水)的低。
第七节 蒸发设备
(3)溶液性质 有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和 生泡沫，高温下易分解或聚合;溶液的黏度在蒸发过 程中逐渐增大，腐蚀性逐渐加强。
气象学 第七章
年变化：同气温年变化，最高在7月，最 低在1月。
二、相对湿度的日变化和年变化
日变化：一般与气温日变 化反相，最大值出现在清 晨，最小值出现在14~15 时。 年变化：一般与气温年变 化反相，最小在7月，最 大在1月；但我国大部份 地区的相对湿度最大在7 月，最小在1月，这主要 是因为这些地区是由季风 气候控制的。
由热力学第一定律有 L U v U w E( v v v w ) U v U w R w T dL dU v dU w R w dT dU v c vvdT, dU w c w dT, c pv c vv R w 整理可得 dL (c pv c w )dT 积分上式0 L L 0 (c pv c w )( T T0 ) ( L L ,T0 T ) 将L 0 2.5 10 6 J kg 1 , c pv 1.863 10 3 J kg 1 K 1 , c w 4.19 10 3 J kg 1 K 1 , T0 273 K代入上式可得 L 2.5 10 6 2.327 10 3 t J kg 1 同理可得融解潜热L f 和升华潜热L S L f 3.34 10 5 2.076 10 3 t J kg 1 L S 2.83 10 6 0.251 10 3 t J kg 1
北半球不同纬度水量平衡各分量的平均 值见表 水量平衡方程各分量的大小是变化的， 只要改变下垫面的构造和特征，就能使 水量平衡的各个分量发生变化，如修建 水库、植树造林。
纬度 °N
80-90
S海洋(%)
93.4
T气(K)
249.6
70-80 60-70 50-60 40-50 30-40 20-30 10-20 0-10
水文学原理第七章蒸发与散发
§3 土壤蒸发
2 土壤蒸发的实验验证
土壤含水量在吸湿量下限和毛管断裂含水量 之间时土壤水分剖面的变化
§3 土壤蒸发
3 影响土壤蒸发的因素
气象因素 日照、温度、湿度、风速等 土壤特性 土壤孔隙性 供水条件 土壤含水量、地下水位
地下水位的影响地下水埋深越大，蒸发率越小。
4 土壤蒸发量的确定
确定土壤蒸发量的方法也有器测法、经验公式法、水量平 衡法、热量平衡法等。
1.器测法 用以测定土壤蒸发量的仪器很多。常用的有苏联 ГГИ-500型土壤蒸发器以及大型蒸渗仪。 2.经验公式法 土壤蒸发经验公式的建立原理与水面蒸发 相同，所以其公式的结构亦相似。
E±=Ds(es’-ea) 式中，E±为土壤蒸发量；Ds为反映气温、湿度、风等 外界条件的质量交换系数；es’为土壤表面水汽压，当表土
EU WU P，EL WL，ED C(Em EU) EL。
§ 6 我国蒸散发分布规律
1、我国北方雨量少，温度低，平均年总蒸发量一般在 50~500mm之间
南方雨量多，温度高，平均年总蒸发量一般在 400~900mm之间。（部分地区，如台湾有高达 1000mm的）
2、受地形影响，不同地区即使年降水量接近相同，而 蒸发量都可能不同。在山区，降水不易滞留，迅速形 成径流，减少蒸发的机会。而平原地区则相反。
似，其区别在
？
3、蒸发量在什么情况下等于蒸发能力？
4、影响蒸发的因素有哪些？
2 影响因素
思考题：
太阳辐射：温度（气温和水温） 1、温度对蒸发量的影响中，是
湿度：饱和水汽压差
气温影响大还是水温影响
风
大？
气压 降水
2、为什么降水对蒸发有影响？
关于蒸发量计算的理论依据.ppt
ຫໍສະໝຸດ 20.03.20196
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大 蒸发溶液温度差：Δt=T-t 蒸发纯水温度差：ΔtT=T-T’ ∵ P一定时， t > T’ ∴ Δt< ΔtT 泡沫挟带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫，冷凝前必须设 法除去。否则既损失物料，又污染冷凝设备。 能源利用：蒸发时产生大量二次蒸汽，含有许多潜热， 应合理利用这部分潜热。
20.03.2019 8
1
中央循环管式(标准式)
加热室由垂直管束组成，管束中心有一根直径 较大的中央循环管，其截面积为其余加热管总 截面积的40%～100%，如图。
加热蒸汽：加热室管束环隙内 溶液：加热室管束及中央循环管内，受 热时，由于中央循环管单位体积溶液受 热面小，使得溶液形成由中央循环管下 降，而由其余加热管上升的循环流动。 优点：
20.03.2019 4
按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发 自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。 汽化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低，汽 化速率低 沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液 的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高 按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发 单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热 的操作 多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽， 以利用其冷凝热的串联操作 本章讨论沸腾传热
去除杂质。
20.03.2019 1
7.1.3 蒸发操作的应用
在工业上， (1)制取液体产品。例如电解食盐水得到的NaOH稀溶液中， 含有约18%的NaCl，通过蒸发方法在除去大部分水的同时， 将NaCl结晶而分离除去， (2) 生产固体产品。将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却 使溶质结晶与溶液分离，从而获得固粒产品。例如，食盐精 制、制糖、制药等。 (3)制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥 发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。 被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶液，而工业上 处理的溶液大多为水溶液，所以本章仅讨论水溶液的蒸发。
溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽 压较同温度下纯水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点 高于纯水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传 热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称为温度差损 失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大 蒸发溶液温度差：Δt=T-t 蒸发纯水温度差：ΔtT=T-T’ ∵ P一定时， t > T’ ∴ Δt< ΔtT 泡沫挟带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫，冷凝前必须设 法除去。否则既损失物料，又污染冷凝设备。 能源利用：蒸发时产生大量二次蒸汽，含有许多潜热， 应合理利用这部分潜热。
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中央循环管式(标准式)
加热室由垂直管束组成，管束中心有一根直径 较大的中央循环管，其截面积为其余加热管总 截面积的40%～100%，如图。
加热蒸汽：加热室管束环隙内 溶液：加热室管束及中央循环管内，受 热时，由于中央循环管单位体积溶液受 热面小，使得溶液形成由中央循环管下 降，而由其余加热管上升的循环流动。 优点：
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按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发 自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。 汽化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低，汽 化速率低 沸腾蒸发：溶液在沸腾条件下汽化。汽化发生在溶液 的各个部位。汽化面积大，传热速率高，汽化速率高 按二次蒸汽是否被利于分：单效蒸发、多效蒸发 单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热 的操作 多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽， 以利用其冷凝热的串联操作 本章讨论沸腾传热
去除杂质。
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7.1.3 蒸发操作的应用
在工业上， (1)制取液体产品。例如电解食盐水得到的NaOH稀溶液中， 含有约18%的NaCl，通过蒸发方法在除去大部分水的同时， 将NaCl结晶而分离除去， (2) 生产固体产品。将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却 使溶质结晶与溶液分离，从而获得固粒产品。例如，食盐精 制、制糖、制药等。 (3)制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥 发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。 被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶液，而工业上 处理的溶液大多为水溶液，所以本章仅讨论水溶液的蒸发。
第7章 蒸发与结晶
• ②汁液不回流或较少回流。 • ③高速的二次蒸汽具有良好的破沫作用，故尤
其适用于易起泡沫的料液； • ④薄膜料的上升必须克服其重力与管壁的阻力，
故不适用于较浓溶液的蒸发。 • ⑤不适用粘度很大，易结晶或易结垢的物料。 • ⑥设计、制造和使用的要求都比较高。
（二）冷冻浓缩设备
1、悬浮结晶法设备
• 悬浮结晶法是让物料 溶液在刮板换热器内 过冷，然后流入结冰 罐内长大成冰晶。其 特征为无数自由悬浮 于母液中的小冰晶， 在带搅拌的低温罐中 长大并不断排除，使 母液浓度增加而实现 浓缩。
W F(1 x0 ) x
2、加热蒸汽消耗量的计算
• 物料作焓衡算（热量衡算）：
DH s Fh0 Lh WH Dhs Q1
加热蒸汽消耗量为：
D (F W )h WH Fh0 Ql H s hs
3、蒸发器传热面积的计算
• 蒸发器传热面积：
A Q
Kt m
（二）蒸发操作中的温度差损失
四、冷冻浓缩
• 冷冻浓缩？
冷冻浓缩的 原理：
• 低共溶点 ？ • 水结晶过程？ • 水溶液浓度对操作的影响？
五、蒸发与冷冻浓缩设备
（一）蒸发设备
单效升膜式蒸发设备
• 主要组成：蒸发室、 分离器、雾沫捕集 器、水力喷射器、 循环管等部分组成。
单效升膜式蒸发设备的特点：
• ①传热性能高，物料停留时间短，适用于热敏 性溶液的浓缩；
第七章 蒸 发与结晶
第一节蒸发
• 一、蒸发的基本概念
• 蒸发 ? • 蒸发的目的? • 生蒸汽 ? • 二次蒸汽 ?
蒸发过程的特点：
• ①溶液的特性 • ②能源消耗的特性
二、单效蒸发
• 单效蒸发?
（一）单效蒸发的计算
其适用于易起泡沫的料液； • ④薄膜料的上升必须克服其重力与管壁的阻力，
故不适用于较浓溶液的蒸发。 • ⑤不适用粘度很大，易结晶或易结垢的物料。 • ⑥设计、制造和使用的要求都比较高。
（二）冷冻浓缩设备
1、悬浮结晶法设备
• 悬浮结晶法是让物料 溶液在刮板换热器内 过冷，然后流入结冰 罐内长大成冰晶。其 特征为无数自由悬浮 于母液中的小冰晶， 在带搅拌的低温罐中 长大并不断排除，使 母液浓度增加而实现 浓缩。
W F(1 x0 ) x
2、加热蒸汽消耗量的计算
• 物料作焓衡算（热量衡算）：
DH s Fh0 Lh WH Dhs Q1
加热蒸汽消耗量为：
D (F W )h WH Fh0 Ql H s hs
3、蒸发器传热面积的计算
• 蒸发器传热面积：
A Q
Kt m
（二）蒸发操作中的温度差损失
四、冷冻浓缩
• 冷冻浓缩？
冷冻浓缩的 原理：
• 低共溶点 ？ • 水结晶过程？ • 水溶液浓度对操作的影响？
五、蒸发与冷冻浓缩设备
（一）蒸发设备
单效升膜式蒸发设备
• 主要组成：蒸发室、 分离器、雾沫捕集 器、水力喷射器、 循环管等部分组成。
单效升膜式蒸发设备的特点：
• ①传热性能高，物料停留时间短，适用于热敏 性溶液的浓缩；
第七章 蒸 发与结晶
第一节蒸发
• 一、蒸发的基本概念
• 蒸发 ? • 蒸发的目的? • 生蒸汽 ? • 二次蒸汽 ?
蒸发过程的特点：
• ①溶液的特性 • ②能源消耗的特性
二、单效蒸发
• 单效蒸发?
（一）单效蒸发的计算
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第七章-蒸发
（一）升膜式蒸发器 图7-5所示 ①原理： 料液由加热管底部进入，被 上升 的蒸汽拉成 环状薄膜 ，与蒸汽一起沿壁向 上流动，由管口高速冲出，经 气液分离 后 排出蒸发器。 ②特点： ?设计和操作时有 较大的传热温差 ，以
使二次蒸汽获得 足够的速度 拉升液膜。 ?较高的传热系数，一次通过加热管即达
?
第七章-蒸发
蒸发操作的目的是 物质分离 ，但其过程实质是 热量传递 而不是 物质传递，溶剂汽化的速率取决于 传热速率 ，因此蒸发操作应属于 传热过程， 但具有不同于一般传热过程的 特殊性 。
? （1）溶液在沸腾汽化过程中，常在加热表面上析出溶质而形成 垢层，使传热过程恶化。
? 例如， 水溶剂溶有某些盐类，如
7.2.1.1 循环型蒸发器 (circulation evaporator) 特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。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
化工原理
--- 第七章 蒸发
? 7.1 概述 ? 7.2 蒸发设备 ? 7.3 单效蒸发计算 ? 7.4 蒸发操作的经济性和多效蒸发
第七章-蒸发
定义： 含不挥发性溶质（如盐类）的溶液在沸腾条件下受热， 使部分溶剂汽化为蒸汽的操作称为蒸发。 ? （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，将溶液增浓至饱和状态，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 脱除杂质，制取纯净的溶剂。
主要原造成溶液沸点高 ?
由此可知： 蒸发操作是高温位的蒸汽向低温位转化，较低温 度的二次蒸汽再利用 在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。
第七章-蒸发
蒸发器均由 加热室、流动（或循环）通道、气液分离空间 三部 分组成。按照溶液在加热室中的运动的情况，将蒸发器分为 循环型 和单程型（不循环） 两类。
?液体循环速度可达 1.5 m/s。
图7-3
（三） 强制循环蒸发器 如图7-4所示 ①结构： 1.加热室 2.循环泵 3.循环管 4.蒸发室 5.气液分离挡板
②特点： ?采用泵进行 强制循环 ，可用于蒸发黏 稠溶液 ，循环速度可达 1.8～5 m/s。 ?液体闪蒸，汽化与加热面分离，减少 结垢。 ?不依赖热虹吸循环，按溶液物性 独立 设定传热温差 。
?某些场合下，可直接蒸干溶液获得粉末状固体 产物。 ?结构复杂，制造要求高，加热面不大，且需消 耗一定动力。
图7-8
第七章-蒸发
（1）蒸发器的热阻分析 蒸发器的传热热阻计算公式：
1 1?
1
K ? ? 1 ? ? ? Ri ? ? 2
液体分布器（图7-7）形成均匀液膜。
图7-7 分布器
型式
第七章-蒸发
（三）旋转刮板式蒸发器 图7-8所示
①原理：料液自顶部进入蒸发器，在刮板搅动下 分布于加热管内壁，并呈膜状旋转向下流动。汽 化的二次蒸汽在加热管上端无夹套部分中分去液 沫，再由上部抽出加以冷凝。浓缩液由底部放出 ②特点： ?借外力强制料液呈膜状流动，适应高黏度、易 结晶、易结垢浓溶液蒸发。
?
? （2）蒸发操作的流程
图7-1 蒸发装置示意图
第七章-蒸发
? 如图7-1所示，加热蒸汽 作加 热剂使溶液受热沸腾，在蒸发器 内因各处密度差异 循环流动 ，浓 缩到规定浓度后排出蒸发器外。 汽化的蒸汽常夹带较多的 雾沫 和 液滴 ，因此蒸发器内需备足够的 分离空间，往往还装有除沫器以 除去液沫。蒸发出的 二次蒸汽 进 行再次利用回收热能或在 冷凝器 中加以冷凝。
预定的浓缩要求
第七章-蒸发
图7-6
（二）降膜式蒸发器 图7-6所示
①原理：其结构原理与升膜式类似。区别在于： 料液在蒸发器顶部加入，经加热管顶部液体分布 器，使液体成膜向下流动。 ②特点： ?蒸发温和，液体滞留量少，过程反应灵敏易于 控制，利于提高产品质量。 ?适用于含少量固体物和轻度结垢倾向溶液。 ?管下部干点易累积沉积物，必须采用适当的
第七章-蒸发 图7-4
第七章-蒸发
7.2.1.2 单程型蒸发器 (once-through evaporator) 特点：物料单程通过加热面 即可完成浓缩要求，受热时间缩短，
离开加热管的溶液及时加以冷却，对 热敏性物料特别适宜 。 可分为： ?升膜式蒸发器 ?降膜式蒸发器 ?旋转刮板式蒸发器
图7-5
动。
第七章-蒸发
（一）垂直短管式 （又称为中央循环管 式），如图 7-2所示 ①结构： 外壳、加热室、中央循环管、 蒸发室、除沫器。 ②特点：
?蒸汽走壳程，溶液走管程， d中>d管，A 中=(40~100)% A横总（ 指其余加热管总横截面积 ）
?细管中单位体积受热面积大，含汽率高。
中央循环管单位受热面积小，含汽率低
?因含汽率不同，致使流体密度 ? 管 ? ? 中
形成热虹吸。
图7-2
第七章-蒸发
（二） 外加热式 如图7-3所示 ①结构： 1.加热室 2.蒸发室 3.循环管 ②特点： ?长加热管，管长与直径之比：
l/d = 50 ～100 传热系数增大
?液体下降管（又称循环管）不再受热。 增大密度差，强化循环 。
，
溶液在加热表面汽化使盐类浓度局部过饱和，在加热面上析出形
成垢层，尤其是
，其溶液度随温度升高而下降，更易在加
热面上结垢。因此， 蒸发器结构的设计应设法延缓垢层的形成并
易于清理。
第七章-蒸发
? （2）溶液的物性对蒸发器的设计和操作有重要影响。 ? 例如：
①对热敏性溶质，要求高温下在蒸发器内停留时 间尽量缩短，以免物料变质。
②蒸发时溶液的发泡性使汽液两相分离更为困难。
③浓度增加 ? 粘度大大增大，使器内液体流动和 传热条件恶化，要求特殊结构。
第七章-蒸发
?（3）溶液汽化需要大量吸热，蒸发操作是大量耗热的过程，因 此， 节能 是蒸发操作应予考虑的重要问题。
对于水溶液的蒸发：加热蒸汽温位 >二次蒸汽的温位。
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