化工原理 蒸发汇总

式中 x0，x——分别为料液、完成液的质量分数 。
7.2.1 单效蒸发的计算
• （2）热量衡算 • 时， 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出
DHs Fh0 ( F W )h WH Dhs Ql
D( H s hs ) F ( h h0 ) W ( H h) Ql
减压（真空）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
7.1 概述
（5）蒸发操作的特点 ① 沸点升高 ② 溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求。 有些物料具有热敏性，有些则具有较大的黏度或具有较强的 腐蚀性等等，需要根据物料的这些特性，设计或选择适宜结 构的蒸发器。 ③ 溶剂汽化需吸收大量汽化热，因此蒸发操作是大量耗热
W, H, T
Fx 0 ( F W ) x
x0 W F ( 1 ) 水分蒸发量： x
加料 （1）
二次蒸汽
F , x 0 , t0 , h 0 D, Ts, Hs
加热蒸汽
蒸发室
加热
(F - W), x, t,h, c
完成液
Fx 0 完成液的浓度： x F W
（2）
D, Ts, hs
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）。
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
Q A Kt m
式中
A ——蒸发器传热面积，m2； Q ——传热量，W； K——传热系数，W/m2· K； Δtm——平均传热温差，K。
由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热， Δtm=Ts - t，且蒸发器的热负荷Q = DR，所以有
生的二次蒸汽在分离室及其顶部的除
沫器中将夹带的液沫加以分离后送往 冷凝器与冷却水相混而被冷凝，冷凝
液由冷凝器的底部排出。溶液中的不
凝性气体用真空泵抽走。
图 液体蒸发的简化流程
7.1 概述
（3）加热蒸汽和二次蒸汽 • • 加热蒸汽：用于加热的蒸汽 二次蒸汽：由溶液蒸发出来的蒸汽
（4）分类 • • 发。 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者
• 焓值的计算：习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则 有
hs c Ts
*
h0 c0t0 0 c0t0
h ct 0 ct
代入前面的两式得 ：
D( H s hs ) F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql
式中 c0 、c——料液和完成液的比热，kJ/kg· K。
7
7.1 7.2 7.3 7.4
蒸 发
概述 单效蒸发计算 蒸发操作的经济性和操作方式 蒸发设备
7.1 概述
• • • • • （1）蒸发操作的目的 （2）蒸发的流程 （3）加热蒸汽和二次蒸汽 （4）分类 （5）蒸发操作的特点
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，
（ 3）
（ 4）
D —— 加热蒸汽消耗量，kg/s； t0，t —— 加料液与完成液的温度，℃； h0，h，hs —— 加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg； H，Hs—— 二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg。 式中热损失Ql可视具体条件来取加热蒸汽放热量（DR） 的某一百分数。 式中
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
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
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。
7.1 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ述
（2）蒸发的流程
蒸发——含有不挥发性溶液在沸
腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸
汽的操作。
二、蒸发的流程
加热蒸汽在加热室的管间冷凝， 所放出的热量通过管壁传给沸腾的溶 液。被蒸发的溶液自分离室加入，经 蒸发后的浓缩液由器底排出。汽化产
Q DR A K (Ts t ) K (Ts t )
7.2.1 单效蒸发的计算
H ct r
H s hs R
F (ct c0t0 ) Wr Ql D R
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
③ 沸点进料，t0 = t，并忽略热损失和溶液浓度较低时 ， c = c0 ，则
W ( H ct ) Wr D R R
或
D H ct r 1 W R R
c
*
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
• 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为：
F (h h0 ) W ( H h) Ql D H s hs
① 忽略浓缩热 时 ② 忽略浓缩热且
F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql D H s hs
的过程，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。
④ 浓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。设计上应设法防止或减少垢层的
生成，并应使加热面易于清洗。
7.2 单效蒸发
7.2.1 单效蒸发的计算 （1）物料衡算 （2）热量衡算 （3）蒸发器传热面积的计算 （4）浓缩热和溶液的焓浓图 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 （2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影 响 • （3）单效蒸发过程的计算 • • • • • • • •
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
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
c0 c (1 x0 ) cB x0
*
c c (1 x) cB x
*
式中
—— 水的比热，kJ/kg · K； K。 cB —— 溶质的比热，kJ/kg ·