关于蒸发量计算的理论依据.ppt
蒸发量的计算
蒸发量的计算蒸发量用重量M(Kg）来标度供热量Q(J）由温升热与气化潜热两部分组成。
1。
温升热量Q1(J）:温升热与蒸发介质的热容和蒸发介质的温升成正比，即：Q=C×M×ΔT；ΔT=T2-T1 热容C：J/Kg。
℃这是个非常简单的公式，用于计算温升热量,液体的饱和压力随温度的提高而上升至液体表面上方压力时开始蒸发。
2.蒸发潜热Q2(J）为:Q2=M×ΔHΔH：液体的蒸发焓（汽化热）J/Kg3。
总供热量Q=Q1+Q2蒸发的速度主要决定于蒸发物体表面空气的水蒸气饱和度。
饱和度越低则蒸发速度越快。
饱和度达到100％时则停止蒸发。
风可将蒸发物表面饱和度较高的空气吹走，换为饱和度较低的空气,所以提高蒸发速度。
温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、蒸发量越大。
风速大时蒸发量也大如何计算循环水的蒸发量E=RR＊Delta T*（0.0013-0.0015)RR循环水系统的循环水量delta T温差（0。
0013—0.0015) 参数，可以根据季节在0.0013到0。
0015之间选。
水的蒸发过程是一个动态过程:一方面，水表面处的水分子由于热运动，会飞离水面,而水面上方水蒸气中的水分子，也要飞回水面。
如果飞出去的水分子数大于飞回来的水分子数，宏观上表现为水在蒸发，如果单位时间内飞出去的水分子数小于飞回来的水分子数，宏观上表现为水蒸气在液化。
单位时间内飞回来的水分子数量决定于水面上方水蒸汽的压强-—蒸汽压。
蒸汽压越大，单位时间内飞回来的水分子数越多。
水蒸气的饱和度越大，蒸汽压就越大，所以,水就越不容易蒸发。
蒸发量的计算
蒸发量的计算
蒸发量用重量M(Kg）来标度
供热量Q（J）由温升热与气化潜热两部分组成。
1.温升热量Q1（J）：
温升热与蒸发介质的热容和蒸发介质的温升成正比，即：
Q=C×M×ΔT；ΔT=T2-T1 热容C：J/Kg.℃
这是个非常简单的公式，用于计算温升热量，液体的饱和压力随温度的提高而上升至液体表面上方压力时开始蒸发。
2.蒸发潜热Q2（J）为：
Q2=M×ΔH
ΔH：液体的蒸发焓（汽化热）J/Kg
3.总供热量Q=Q1+Q2
蒸发的速度主要决定于蒸发物体表面空气的水蒸气饱和度。
饱和度越低则蒸发速度越快。
饱和度达到100％时则停止蒸发。
风可将蒸发物表面饱和度较高的空气吹走，换为饱和度较低的空气，所以提高蒸发速度。
温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、蒸发量越大。
风速大时蒸发量也大
如何计算循环水的蒸发量
E=RR*Delta T*( 0.0013-0.0015)
RR循环水系统的循环水量
delta T温差
( 0.0013-0.0015) 参数，可以根据季节在0.0013到0.0015之间选。
水的蒸发过程是一个动态过程：一方面，水表面处的水分子由于热运动，会飞离水面，而水面上方水蒸气中的水分子，也要飞回水面。
如果飞出去的水分子数大于飞回来的水分子数，宏观上表现为水在蒸发，如果单位时间内飞出去的水分子数小于飞回来的水分子数，宏观上表现为水蒸气在液化。
单位时间内飞回来的水分子数量决定于水面上方水蒸汽的压强--蒸汽压。
蒸汽压越大，单位时间内飞回来的水分子数越多。
蒸发量计算的基础知识
冷却塔蒸发量计算的基础知识总冷却循环水量的蒸发量=E + C☆基础热力学☆基础空气调节学E＝72 × Q × ( X1 – X2)＝L ×△t ／600E : 蒸发量kg/hQ : 风量CMMX1 : 入口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)X2 : 出口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)△t : 冷却水出入口的温度差℃L : 循环水量kg/h§局部蒸发量C这是由冷却水塔本身结构上所引起。
当冷却循环水的压力＜相同条件下水的蒸发压力，冷却循环水的系统会有闪烁(flash)发生，造成局部蒸发现象(cavitation)，这种蒸发量通常仅为冷却循环水量的0.1%以下。
在计算局部蒸发量C 时，我们均假设局部蒸发量C 占全部冷却循环水量的0.1%。
凉水塔补水=蒸发量+排污量+飘散损失+泄漏一般凉水塔内水份的蒸发量不大,约为进水量的1～2.5%.1、蒸发量计算的基础知识总冷却循环水量的蒸发量=E + C☆基础热力学☆基础空气调节学E＝72 × Q × ( X1 – X2)＝L ×△t ／600E : 蒸发量kg/hQ : 风量CMMX1 : 入口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)X2 : 出口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)△t : 冷却水出入口的温度差℃L : 循环水量kg/h§局部蒸发量C这是由冷却水塔本身结构上所引起。
当冷却循环水的压力＜相同条件下水的蒸发压力，冷却循环水的系统会有闪烁(flash)发生，造成局部蒸发现象(cavitation)，这种蒸发量通常仅为冷却循环水量的0.1%以下。
在计算局部蒸发量C 时，我们均假设局部蒸发量C 占全部冷却循环水量的0.1%。
2、排污量：根据水质情况确定浓缩倍数，来确定排放周期。
蒸发量的计算
蒸发量的计算
蒸发量用重量M(Kg）来标度
供热量Q（J）由温升热与气化潜热两部分组成。
1.温升热量Q1（J）：
温升热与蒸发介质的热容和蒸发介质的温升成正比，即：
Q=C×M×ΔT；ΔT=T2-T1 热容C：J/Kg.℃
这是个非常简单的公式，用于计算温升热量，液体的饱和压力随温度的提高而上升至液体表面上方压力时开始蒸发。
2.蒸发潜热Q2（J）为：
Q2=M×ΔH
ΔH：液体的蒸发焓（汽化热）J/Kg
3.总供热量Q=Q1+Q2
蒸发的速度主要决定于蒸发物体表面空气的水蒸气饱和度。
饱和度越低则蒸发速度越快。
饱和度达到100％时则停止蒸发。
风可将蒸发物表面饱和度较高的空气吹走，换为饱和度较低的空气，所以提高蒸发速度。
温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、蒸发量越大。
风速大时蒸发量也大
如何计算循环水的蒸发量
E=RR*Delta T*( 循环水系统的循环水量
delta T温差
( 参数，可以根据季节在到之间选。
水的蒸发过程是一个动态过程：一方面，水表面处的水分子由于热运动，会飞离水面，而水面上方水蒸气中的水分子，也要飞回水面。
如果飞出去的水分子数大于飞回来的水分子数，宏观上表现为水在蒸发，如果单位时间内飞出去的水分子数小于飞回来的水分子数，宏观上表现为水蒸气在液化。
单位时间内飞回来的水分子数量决定于水面上方水蒸汽的压强--蒸汽压。
蒸汽压越大，单位时间内飞回来的水分子数越多。
水蒸气的饱和度越大，蒸汽压就越大，所以，水就越不容易蒸发。
蒸发计算和流程PPT课件
c p,0 c p,w (1 w0 ) c p,bw0 c p,w (c p,w c p,b )w0 代入热流量公式得：
qm,vr0 qm,0c p,0 (t t0 ) qm,wr L
2020/r20/27 生蒸汽冷凝热J/kg
r 二次蒸汽冷凝热 J/kg 7
2020/2/27
加热 蒸汽
冷凝水
完成液
1
单效蒸发流程：
不凝性气体
蒸发流程
冷却水
二次蒸汽
料液 加热蒸汽
1
5 4 3 2
冷凝水
1-加热管； 2-加热室；
3-中央循环管； 4-蒸发室； 5-除沫器； 6-冷凝器
完成液
水
硝酸铵水溶液蒸发流程
2
(3) 几个概念 * 加热蒸汽(生蒸汽)：蒸发过程所用的加热蒸汽； * 完成液：浓缩后的溶液； * 单效蒸发 ：产生的二次蒸汽不加利用，直接冷凝排出； * 多效蒸发：二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热蒸汽。
蒸发水量：
qm,w
qm,0 (1
w0 ) w
料液 qm0,w0, t0 ,c0 ,h0
加热蒸汽 qmv,T,H
二次蒸汽 qmwT’,H’
加热室
完成液
qm0-qmw,w, t,c,h
完成液浓度：
2020/2/27
w qm,0w0 qm,0 qm,w
蒸汽冷凝水 qmv,T,hw
单效蒸发的物料衡算，热量衡算示意图
b）维持一定液位，液柱作用使下部溶液沸点上升；
即：液柱静压头引起沸点升高 。t
c）二次蒸汽从蒸发室流向冷凝器时，由于存在阻力而压力降低
使冷凝器中二次蒸汽温度低于室中二次蒸汽的温度 t 。
蒸发量计算的基础知识
蒸发量计算的基础知识冷却塔蒸发量计算的基础知识总冷却循环水量的蒸发量=E + C☆基础热力学☆基础空气调节学E＝72 × Q × ( X1 – X2)＝L ×△t ／600E : 蒸发量kg/hQ : 风量CMMX1 : 入口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)X2 : 出口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)△t : 冷却水出入口的温度差℃L : 循环水量kg/h§局部蒸发量C这是由冷却水塔本身结构上所引起。
当冷却循环水的压力＜相同条件下水的蒸发压力，冷却循环水的系统会有闪烁(flash)发生，造成局部蒸发现象(cavitation)，这种蒸发量通常仅为冷却循环水量的0.1%以下。
在计算局部蒸发量C 时，我们均假设局部蒸发量 C 占全部冷却循环水量的0.1%。
凉水塔补水=蒸发量+排污量+飘散损失+泄漏一般凉水塔内水份的蒸发量不大,约为进水量的1～2.5%.1、蒸发量计算的基础知识总冷却循环水量的蒸发量=E + C☆基础热力学☆基础空气调节学E＝72 × Q × ( X1 – X2)＝L ×△t ／600E : 蒸发量kg/hQ : 风量CMMX1 : 入口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)X2 : 出口空气的绝对湿度kg/kg (absolute humidity)△t : 冷却水出入口的温度差℃L : 循环水量kg/h§局部蒸发量C这是由冷却水塔本身结构上所引起。
当冷却循环水的压力＜相同条件下水的蒸发压力，冷却循环水的系统会有闪烁(flash)发生，造成局部蒸发现象(cavitation)，这种蒸发量通常仅为冷却循环水量的0.1%以下。
在计算局部蒸发量C 时，我们均假设局部蒸发量 C 占全部冷却循环水量的0.1%。
2、排污量：根据水质情况确定浓缩倍数，来确定排放周期。
蒸发量的计算
蒸发量的计算
蒸发量用重量M(Kg）来标度
供热量Q（J）由温升热与气化潜热两部分组成。
1.温升热量Q1（J）：
温升热与蒸发介质的热容和蒸发介质的温升成正比，即：
Q=C×M×ΔT；ΔT=T2-T1 热容C：J/Kg.℃
这是个非常简单的公式，用于计算温升热量，液体的饱和压力随温度的提高而上升至液体表面上方压力时开始蒸发。
2.蒸发潜热Q2（J）为：
Q2=M×ΔH
ΔH：液体的蒸发焓（汽化热）J/Kg
3.总供热量Q=Q1+Q2
蒸发的速度主要决定于蒸发物体表面空气的水蒸气饱和度。
饱和度越低则蒸发速度越快。
饱和度达到100％时则停止蒸发。
风可将蒸发物表面饱和度较高的空气吹走，换为饱和度较低的空气，所以提高蒸发速度。
温度越高、湿度越小、风速越大、气压越低、蒸发量越大。
风速大时蒸发量也大
如何计算循环水的蒸发量
E=RR*Delta T*( 循环水系统的循环水量
delta T温差
( 参数，可以根据季节在到之间选。
水的蒸发过程是一个动态过程：一方面，水表面处的水分子由于热运动，会飞离水面，而水面上方水蒸气中的水分子，也要飞回水面。
如果飞出去的水分子数大于飞回来的水分子数，宏观上表现为水在蒸发，如果单位时间内飞出去的水分子数小于飞回来的水分子数，宏观上表现为水蒸气在液化。
单位时间内飞回来的水分子数量决定于水面上方水蒸汽的压强--蒸汽压。
蒸汽压越大，单位时间内飞回来的水分子数越多。
水蒸气的饱和度越大，蒸汽压就越大，所以，水就越不容易蒸发。
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。
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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。
20.03.2019
二次蒸汽
冷凝水
完成液
水
3
7.1.5 蒸发的分类
按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发 真空蒸发的优点： 1.减压下溶液沸点t1降低，使蒸发器的传热推动力Δt=Tt1增大，因而，对一定的传热量Q，可节省蒸发器的传 热面积S。 2.蒸发操作的热源可采用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能 耗。 P↓,T ↓,Δt一定，Q不变 3.适于处理热敏性物料，即在高温下易分解、聚合或变 质的物料。 4.减少蒸发器的热损失。 真空操作的缺点： 1.溶液的沸点降低，使粘度增大，导致总传热系数下降 2.动力消耗大。因需要有造成减压的装置。
第七章 蒸发
7.1 概 述 在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物 理性操作过程经常得到一些含溶质的稀溶液，为了得到符 合标准的产品，常将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移 出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。
7.1.1 蒸发分离的依据
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特性使两者实现分离。 7.1.2 蒸发操作的目的 获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品 脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程
20.03.2019 5
7.1.6 蒸发的特点
从蒸发的过程可以看出，蒸发操作总是从溶液中分离出部 分溶剂，而过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一 侧的溶液沸腾间的传热过程，溶剂的汽化速率由传热速率 控制，故蒸发属于热量传递过程。同时，蒸发器也是一种 换热器。但蒸发操作和设备与一般的传热过程有所不同。 蒸发具有下述特点： 传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧 为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温 传热过程。 溶液性质：有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢 和产生泡沫；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性 逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。
20.03.2019 7
7.2 蒸发设备
7.2.1 常用蒸发器的结构与特点 蒸发器组成： 加热室：加热溶液使之汽化 分离室：分离二次蒸汽和完成液 化工生产中常用的间接加热蒸发器按加热室的结构和操作 时溶液的流动情况，分为两大类： 循环型(非膜式) 单程型(膜式) 7.2.1.1 循环型(非膜式) 循环型蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的循环运动， 溶液在蒸发器内停留时间长，溶液浓度接近于完成液浓度。 根据引起循环运动的原因，分为自然循环和强制循环型蒸 发器。 自然循环：由于溶液在加热室不同位置上的受热程度 不同，产生密度差而引起的循环运动 强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动
20.03.2019 2
1.加热室 2.加热管 用来进行蒸发的设备主要是蒸 3.中央循环管 发器和冷凝器，基本流程如图。 4.分离室 5.除沫器 蒸发操作时，溶液由分离室 蒸发器的作用是加热溶液使 6.冷凝器 底部加入，沿中央循环管流
7.1.4 蒸发的流程
不凝性气体 冷却水
水沸腾汽化，并移去，由加热 向加热室，在加热室垂直管 室和分离室两部分组成。 束内通过时与饱和蒸汽间接 加热室由传热管组成， 换热，被加热至沸腾状态， 中央设置一循环管，加热 汽液混合物沿加热管上升， 用的饱和水蒸汽在加热室 达到分离室时蒸汽与溶液分 管间冷凝放热用于对管内 料液 水溶液进行加热； 离。为与加热蒸汽相区别， 产生的蒸汽称为二次蒸汽， 分离室在加热室上部， 为一圆筒结构，使受热上 加热蒸汽 二次蒸汽进入冷凝器被除去。 升的溶液在此汽化并将汽 溶液仍在中央循环管与加热 液分离。 管中进行循环，当达到浓度 冷凝器与蒸发器的分离室相 要求后称为完成液，从蒸发 通，其作用是将产生的水蒸汽 器底部排出。 冷凝而除去。