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化工原理第六章蒸发

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1、第六章第六章蒸蒸发发第一节第一节概概述述第二节第二节单效蒸发单效蒸发第三节第三节多效蒸发多效蒸发第一节第一节概概述述一、蒸发的概念：挥发性溶剂，不挥发溶质加热、沸腾溶剂部分汽化；溶液浓缩热量供给汽化热量衡算传热特速率点蒸汽移出浓缩物料衡算方程沸腾现象溶液沸点升高装置：下部有加热室（管式换热器）管外：加热饱和蒸汽蒸发器管内：溶液沸腾汽化浓缩液底部排出上部：分离室蒸汽与液沫分离，挡板除沫冷凝器二、蒸发过程的分类：1、操作压力常压沸点100饱和蒸汽压力高减压沸点低：(1)tm,(2)可利用废汽(3)热敏性物质沸点温度低，减少热损失缺点：(1)真空装置(2)沸点，K(3)二次蒸汽t,冷凝器温差2、二次蒸汽利用单效蒸发多效蒸发二次蒸汽用于下一效操作压力、沸点低于上效3、操作情况连续式以X1出料沸点最高间隙式一次加料最终X1出料连续加料维持液面，X1一次出料间隙式时，x值一直变化间隙式生产能力连续式（操作情况下），但间隙式存在非生产时间。三、蒸发过程总结1、实质是传热过程2、沸点升高，传热温差小于蒸发纯溶剂3、重视体系特性结垢、结晶热敏物质粘度与腐蚀性等第二节第二节单效蒸发单效蒸发讨论对象

2、：连续稳态操作已知条件：加料量Fkg/h；质量分数x0；初温t0；要求完成液浓度x1；加热蒸汽TS(pS)饱和蒸汽；操作压力pC任务：(1)计算水分蒸发量（二次蒸汽量）Wkg/h(2)加热蒸汽消耗量Dkg/h(3)蒸发器传热面积S一、单效蒸发器的计算物料衡算热量衡算传热速率方程沸点升高关系式1、蒸发量w以单位时间为基准，物料衡算：2、加热蒸汽消耗量D：以单位时间为基准，焓衡算，0焓值为0H：TS(PS)下饱和蒸汽的焓值；H：二次蒸汽焓值；h0,h1使用焓浓图查得hw：TS下饱和冷凝水的焓值。如果不考虑溶液的稀释热r：二次蒸汽的汽化潜热r：饱和蒸汽（加热）汽化潜热讨论：(1)若沸点进料，t0=t1，且QL=0（蒸发1kg水蒸汽量）(2)由于蒸汽汽化潜热随温度（p）变化不大考虑到r与r的差别及QL，D1.1w3、蒸发器的传热面积：若不考虑热损失：Q=Dr且整个蒸发过程是恒温差过程：K值的计算：冷凝沸腾管内溶液沸腾传热的影响因素物性蒸发器形状沸腾传热形式操作条件K值一般为实验求取。二、浓缩热与溶液的焓浓图NaCl、CaCl2稀释时放热，浓缩时需加热，浓度变大时影响越大。溶液的焓值由焓浓图查出

3、。实例：不考虑浓缩热，相同传热面积S下，处理量F与实际的高6。三、蒸发设备中的温度差损失t1实际条件(1)溶液沸点升高下的沸点(2)蒸发器液层压强(3)蒸发器冷凝器的压降1、溶液沸点升高杜林规则：与溶液的种类、浓度、蒸汽压力有关(1)手册上可以查到常压下的溶液沸点(2)杜林规则：（压强影响）两种不同压力下溶液的沸点差与另一种标准液体在相应压力下的沸点差的比值为常数。(1)水的关系可以查图表(2)已知两组数据tA与tA0，可求另一tA2、液体静压头和加热管内磨擦损失影响：(1)保持一定的液位：(加热管长的1/22/3）(2)动液位取平均压强加热管中部p：液面上的压强；L：加热管底部以上液层高；：液体的平均密度。*加热管内流速较大时，磨擦损失增大液体平均压强。3、管道流体阻力产生压降的影响pCP1P2PC自流(2)tt1t2tC闪蒸（高于沸点进料）(3)浓度，T，(最后两效严重）2、逆流法：利用泵将物料打入下一效除末效外，低于沸点进料X，T，不致太大，不致过小3、错流法：合并1，2，如NaOH2-3-1，3-1-2等4、平流法：有结晶析出*部分二次蒸汽可作预热料液二、多效蒸发器的温差损失和效数限制以三效为例：加热蒸汽T相同条件下 t总单效 t总，沸点越大，下降幅度越大，效数，t总，各效越小。*维持泡核沸腾57，（效数限制）电解质溶液23效；糖水46效；海水淡化，（稀溶液）多一些。三、单效蒸发器与多效蒸发器生产能力比较1、生产能力和生产强度生产能力：单位时间内的蒸发水量。若QL=0，t0=t1，传热量全部用于蒸发蒸发量正比于传热速率：生产强度：单位时间单位面积蒸发水量U=W/S若QL=0，t0=t1（忽略稀释热）Cp0=Cp1t饱和蒸汽压操作压力不凝气提高K结垢 i：物性、操作条件2、单效与多效的比较QL=0，浓缩热Cp0=Cp1，沸点进料。若不考虑温度损失：QIQ，单效生产强度3倍三效生产强度去掉假设：多效生产强度小于单效生产强度.提高了加热蒸汽利用率.效数的选择效数的选择1、t有效有效泡核泡核2、生蒸汽的消耗、生蒸汽的消耗3、设备投资、设备投资单单双双D/W:(1.1-0.57)/1.1=50%,45(0.3-0.27)/0.3=10%

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