化工原理蒸发第五章ppt课件.ppt

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1、第五章第五章 蒸发蒸发概概 述述 在化工、轻工、食品、医药等工业中，通过化学反应或物理性在化工、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。使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。5.1.1 蒸发分离的依据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。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

2、作的目的蒸发操作的目的获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品获得浓缩的溶液，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脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程去除杂质。去除杂质。 蒸发操作的应用蒸发操作的应用在工业上，有三种情况：在工业上，有三种情况：(1)制取液体产品。例如电解食盐水得到的制取液体产品。例如电解食盐水得到的NaOH稀溶液中，稀溶液中，含有约含有约18%的的NaCl，通过蒸发方法在除去大部分水的同时，通过蒸发方法在除去大部分水的同时，将将NaCl结晶而分离除去，得到规定的液碱产品；结晶而分离除去，得到规定的液碱产品；(2)生产固体产品。将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却生产固体

3、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。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。发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。蒸发的流程蒸发的流程用来进行蒸发的设备主要是蒸发器用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器。和冷凝器。蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去，由加热室和分离室汽化，并移去，由加热室和分离

4、室两部分组成。两部分组成。 蒸发操作时，溶液由分离室底部蒸发操作时，溶液由分离室底部加入，沿中央循环管流向加热室，加入，沿中央循环管流向加热室，在加热室垂直管束内通过时与饱和在加热室垂直管束内通过时与饱和蒸汽间接换热，被加热至沸腾状态，蒸汽间接换热，被加热至沸腾状态，汽液混合物沿加热管上升，达到分汽液混合物沿加热管上升，达到分离室时蒸汽与溶液分离。为与加热离室时蒸汽与溶液分离。为与加热蒸汽相区别，产生的蒸汽称为二次蒸汽相区别，产生的蒸汽称为二次蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器被除去。蒸汽，二次蒸汽进入冷凝器被除去。溶液仍在中央循环管与加热管中进溶液仍在中央循环管与加热管中进行循环，当达到浓度要求后称为

5、完行循环，当达到浓度要求后称为完成液，从蒸发器底部排出。成液，从蒸发器底部排出。 冷凝水冷凝水加热蒸汽加热蒸汽料液料液二次蒸汽二次蒸汽完成液完成液水水冷却水冷却水不凝性气体不凝性气体蒸发的分类蒸发的分类按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发按操作压强分：加压蒸发、常压蒸发、真空蒸发真空蒸发的优点：真空蒸发的优点： 1.减压下溶液沸点减压下溶液沸点t1降低，使蒸发器的传热推动力降低，使蒸发器的传热推动力t=T-t1增大，增大，因而，对一定的传热量因而，对一定的传热量Q，可节省蒸发器的传热面积，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。蒸发操作的热源可采

6、用低压蒸汽或废热蒸汽，节省能耗。 P,T ,t一定，一定，Q不变不变 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。料。 4.减少蒸发器的热损失。减少蒸发器的热损失。真空操作的缺点：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。动力消耗大。因需要有造成减压的装置。按蒸发方式分：自然蒸发、沸腾蒸发按蒸发方式分：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。自然蒸发：溶液在低于溶液沸点的温度条件下汽化。汽

7、化只在溶液表面进行，汽化面积小，传热速率低，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，而不利用其冷凝热单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作的操作 多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，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

8、串联操作以利用其冷凝热的串联操作蒸发的特点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。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：蒸发具有下述特点：传热性质：传

9、热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧传热性质：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。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。逐渐加强。这些性质将影响设备的结构。溶液沸点的改变溶液沸点的改变(升高升高)：含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽：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

10、同的压强下，溶液的沸点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，温度差损失越大失，而且溶液浓度越高，温度差损失越大 蒸发溶液温度差：蒸发溶液温度差：t=T-t 蒸发纯水温度差：蒸发纯水温度差：tT=T-T P一定时，一定时， t T t tT泡沫挟带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫，冷凝前必须设法泡沫挟带：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

11、冷凝设备。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。合理利用这部分潜热。蒸发设备蒸发设备常用蒸发器的结构与特点常用蒸发器的结构与特点蒸发器组成：蒸发器组成： 加热室：加热室：加热溶液使之汽化加热溶液使之汽化 分离室：分离室：分离二次蒸汽和完成液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：动情况，分为两大类： 循环型循环型(非膜式非膜式) 单程型单程型(膜式膜式)循环

12、型循环型(非膜式非膜式)蒸发器蒸发器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。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强制循环：依靠外力迫使溶液沿一个方向作

13、循环运动 1中央循环管式中央循环管式(标准式标准式)蒸发器蒸发器 优点：优点： 溶液循环好溶液循环好 传热效率高传热效率高 结构紧凑、制造方便、操作结构紧凑、制造方便、操作可靠可靠缺点：缺点： 循环速度低循环速度低 溶液粘度大、沸点高溶液粘度大、沸点高 不易清洗不易清洗适于处理结垢不严重、腐蚀性小适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液的溶液2悬筐式蒸发器悬筐式蒸发器 加热室像个筐，悬挂在蒸发器加热室像个筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，可由顶部取出。壳体的下部，可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上部进入加热加热蒸汽由壳体上部进入加热室，在管间放热加热管内溶液室，在管间放热加热管内溶液使其上升，而沿悬筐外壁与蒸

14、使其上升，而沿悬筐外壁与蒸发器内壁间环隙通道向下循环发器内壁间环隙通道向下循环流动。流动。优点：优点： 溶液循环速度高溶液循环速度高 传热速率较高传热速率较高缺点：缺点： 设备费高设备费高 占地面积大占地面积大; 加热管内溶液滞留量大加热管内溶液滞留量大适于处理易结垢，有晶体析出适于处理易结垢，有晶体析出的溶液的溶液3外热式蒸发器外热式蒸发器 这种蒸发器将加热室与分这种蒸发器将加热室与分离室分开，采用较长的加热离室分开，采用较长的加热管。管。优点：优点： 降低了整个蒸发器的降低了整个蒸发器的高度，便于清洗和更高度，便于清洗和更换换 循环速度较高，使得循环速度较高，使得对流传热系数提高对流传热系

15、数提高 结垢程度小结垢程度小适于处理易结垢、有晶体适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液析出、处理量大的溶液 4列文蒸发器列文蒸发器 特点是在加热室上部设置沸腾室，加热特点是在加热室上部设置沸腾室，加热室中的溶液因受到附加液柱的作用，必室中的溶液因受到附加液柱的作用，必须上升到沸腾室才开始沸腾，这样避免须上升到沸腾室才开始沸腾，这样避免了溶液在加热管中结垢或析出晶体。了溶液在加热管中结垢或析出晶体。优点：优点： 流动阻力小流动阻力小 循环速度高循环速度高 传热效果好传热效果好 加热管内不易堵塞加热管内不易堵塞缺点：缺点： 设备费高设备费高 厂房高，耗用金属多厂房高，耗用金属多适于处理有晶体

16、析出或易结垢的溶液适于处理有晶体析出或易结垢的溶液 5强制循环型蒸发器强制循环型蒸发器 在加热室设置循环泵，使溶液在加热室设置循环泵，使溶液沿加热室方向以较高的速度循沿加热室方向以较高的速度循环流动。环流动。优点：优点： 循环速度高循环速度高 晶体不易粘结在加热管壁晶体不易粘结在加热管壁 对流传热系数高对流传热系数高缺点：缺点： 动力消耗大动力消耗大 对泵的密封要求高对泵的密封要求高 加热面积小加热面积小适于处理粘度大，易结垢、有适于处理粘度大，易结垢、有晶体析出的溶液。晶体析出的溶液。单程型单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器1升膜蒸发器升膜蒸发器特点是加热室内的加热管细而长。特点是加热室内的加热

17、管细而长。溶液预热到接近沸点时由蒸发器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后，完成液与二次蒸汽分离后由分离室底部排出。分离室底部排出。适于处理蒸发量较大的稀溶液，适于处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易生泡沫的溶液；热敏性和易生泡沫的溶液；不适于浓度高、粘度大、有晶体不适于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。析出溶液的蒸发。 2降膜蒸发器降膜蒸发器 它的

18、加热室与升膜式类似，它的加热室与升膜式类似，但分离室设置在下部。溶液但分离室设置在下部。溶液预热后由加热室顶部加入，预热后由加热室顶部加入，经管端的液体分布器均匀分经管端的液体分布器均匀分配在各加热管内。配在各加热管内。这类蒸发器操作的关键是这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器，以设置良好的液体分布器，以保证溶液均匀成膜和防止二保证溶液均匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。次蒸汽从加热管顶部穿出。常用的膜分布器见书。常用的膜分布器见书。适于处理浓度、粘度较大适于处理浓度、粘度较大的溶液的溶液不适于处理易结晶、结垢不适于处理易结晶、结垢的溶液。的溶液。 3 升降膜式蒸发器升降膜式蒸发器蒸

19、发器由升膜管束和降膜管束蒸发器由升膜管束和降膜管束组合而成，蒸发器的底部封头组合而成，蒸发器的底部封头内有一隔板，将加热管束分成内有一隔板，将加热管束分成两部分。溶液由升膜管束底部两部分。溶液由升膜管束底部进入，流向顶部，然后从降膜进入，流向顶部，然后从降膜管束流下，进入分离室，得到管束流下，进入分离室，得到完成液。完成液。适于处理浓缩过程中粘度变化适于处理浓缩过程中粘度变化大的溶液、厂房有限制的场合。大的溶液、厂房有限制的场合。4刮板薄膜蒸发器刮板薄膜蒸发器 它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板，它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板，刮板端部与加热管内壁间隙固定在刮板端部与加热管内壁间隙

20、固定在0.751.5mm之间，依靠刮板的作用使溶液成膜状分之间，依靠刮板的作用使溶液成膜状分布在加热管内壁面上。布在加热管内壁面上。溶液由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力溶液由蒸发器上部沿切线方向加入，在重力和旋转刮板带动下，在加热管内壁上形成旋转和旋转刮板带动下，在加热管内壁上形成旋转下降的液膜，在下降过程中通过接收加热管外下降的液膜，在下降过程中通过接收加热管外加热蒸汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发，加热蒸汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发，底部得到完成液，二次蒸汽上升至顶部经分离底部得到完成液，二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷凝器。器后进入冷凝器。缺点：结构复杂，动力消耗大，传热面积小，

21、缺点：结构复杂，动力消耗大，传热面积小，处理能力低。处理能力低。 适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液直接加热蒸发器直接加热蒸发器将一定比例的燃烧气与空气直将一定比例的燃烧气与空气直接喷入溶液中，燃烧气的温度接喷入溶液中，燃烧气的温度可高达可高达12001800，由于气、，由于气、液间的温度差大，且气体对溶液间的温度差大，且气体对溶液产生强烈的鼓泡作用，使水液产生强烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由顶部排出。与烟道气一同由顶部排出。优点：结构简单，不需要固定优点：结构简单，不需要固定的传热面，热利用率高的传热

22、面，热利用率高适于处理易结垢、易结晶或有适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液。腐蚀性的溶液。不适于处理不能被燃烧气污染不适于处理不能被燃烧气污染及热敏性的溶液。及热敏性的溶液。5.2.1 蒸发设备中的温度差损失蒸发设备中的温度差损失 5.2 单效蒸发单效蒸发 TttTTTtt)()(00T传热温差损失传热温差损失TtTtt溶液沸点溶液沸点有效传热温差有效传热温差温度差损失的原因温度差损失的原因 ： 溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂（水）在同一温度下的蒸汽压为低，纯溶剂（水）在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂（水）高；致使溶液的沸点比

23、纯溶剂（水）高； 蒸发器中静压头的影响，导致溶液沸点的蒸发器中静压头的影响，导致溶液沸点的上升。上升。 以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。都导致溶液沸点的进一步上升。 （1）溶液的沸点升高和杜林规则）溶液的沸点升高和杜林规则 在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压强的下溶剂的沸点成线性关系：强的下溶剂的沸点成线性关系： KttttwwA00A)(0ww0AttKttA不同浓度不同浓度NaOH水溶液的水溶液的沸点与对应压强下纯水的沸点与对应压强下纯水的沸点的关系，由图可以看沸点的关系，由图可以看出

24、，当出，当NaOH水溶液浓度水溶液浓度为零时，它的沸点线为一为零时，它的沸点线为一条条 对角线，即水的沸点对角线，即水的沸点线，其它浓度下溶液的沸线，其它浓度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。点线大致为一组平行直线。 45由该图可以看出：由该图可以看出： 浓度不太高的范围内，由于沸点线近似为浓度不太高的范围内，由于沸点线近似为一组平行直线，因此可以合理的认为沸点的升一组平行直线，因此可以合理的认为沸点的升高与压强无关，而可取大气压下的数值；高与压强无关，而可取大气压下的数值； 浓度范围只需要知的两个不同压强下溶液浓度范围只需要知的两个不同压强下溶液的沸点，则其他压强下的溶液沸点可按杜林规的沸点

25、，则其他压强下的溶液沸点可按杜林规则进行计算。则进行计算。（2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响点的影响 按液面下处按液面下处L/2溶液的沸腾温度来计算，液溶液的沸腾温度来计算，液体在平均温度下的饱和压力：体在平均温度下的饱和压力：gLpp21m液柱静压强引起的溶液液柱静压强引起的溶液温度升高：温度升高： )()21( ptgLpt所以沸腾液体的平所以沸腾液体的平均温度为均温度为 ： )(ptt5.2.2 单效蒸发的计算单效蒸发的计算（1）物料衡算）物料衡算 溶质在蒸发过程中不挥发，溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单且蒸发过程是

26、个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量位时间进入和离开蒸发器的量相等，即相等，即10)(xWFFx)1 (10 xxFWWFFxx01水分蒸发量：水分蒸发量： 完成液的浓度：完成液的浓度： F,x0,t0,h0D,T,HF-W,x1,t1,h1W,T,HD,T,hw（2）热量衡算）热量衡算 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时，温度下排出时， 损QDhHWhWFFhDHw10)(损QhHWhhFhHDw)()()(001 用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一用以上两个式子进行计算时，必须预知溶液在一定浓度和温度下的焓。对于大多数物料的蒸发

27、，可定浓度和温度下的焓。对于大多数物料的蒸发，可以不计溶液的浓缩热，而由比热求得其焓。习惯上以不计溶液的浓缩热，而由比热求得其焓。习惯上取取0为基准，即为基准，即0时的焓为零，则有时的焓为零，则有 损QtFctcWFHWTcHDw00110)()(TcTchwww0000000tctch111110tctch代入前面的两式得：代入前面的两式得： 为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即加和关系，即 损QtFctcWFHWTcHDw00110)()(0B00)1 (xcxc

28、cw1B11)1 (xcxccwwWcFccWF01）整理可得：（损QttFctcHWTcHDww)()()(01010可得加热蒸汽的消耗量为：可得加热蒸汽的消耗量为： 00101)()(TcHQttFctcHWDww损rQttFcrWD损)(010如果沸点进料，且忽略热损失，则如果沸点进料，且忽略热损失，则rrWDrrWDe单位蒸汽消耗量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）用来表示蒸汽利用的经济程度（或生蒸汽的利用率）（3）蒸发器传热面积的计算）蒸发器传热面积的计算 由传热速率方程得由传热速率方程得 mtKQA由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差由于蒸发过程的

29、蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热，传热， ，且蒸发器的热负荷，且蒸发器的热负荷 ，所以有所以有 tTtmDrQ )()(tTKDrtTKQA5.3 多效蒸发多效蒸发 利用二次蒸汽的潜热利用二次蒸汽的潜热 利用冷凝水的显热（如预热原料液利用冷凝水的显热（如预热原料液) ) 第一效：第一效： ，1kg生蒸汽在第一效中生蒸汽在第一效中可产生可产生1kg的二次蒸汽，将此的二次蒸汽，将此1kg二次蒸汽（二次蒸汽（ ）引入第二效又可蒸发引入第二效又可蒸发1kg水蒸气。水蒸气。 11WD1WD 1W5.3.1 多效蒸发蒸汽的经济性（利用率）多效蒸发蒸汽的经济性（利用率） 第二效：第二效： ，1kg生蒸汽在

30、双效中生蒸汽在双效中的总蒸发量的总蒸发量 ， 所以所以 依次依次类推：类推： 三效三效 ， 效效 DWW12DWWW2213DWnnDW2DWminWDmaxDW效数效数 单效单效 双效双效 三效三效 四效四效 五效五效 1.10.570.40.30.270.911.752.53.333.70 但实际上，由于热损失，温度差损失等原因，但实际上，由于热损失，温度差损失等原因，单位蒸汽消耗量不可能达到如此经济的程度，单位蒸汽消耗量不可能达到如此经济的程度，根据生产经验，最大的根据生产经验，最大的 的值大致如下：的值大致如下：DW /5.3.2 多效蒸发流程多效蒸发流程 并流：并流： 溶液与蒸汽的流

31、向相同，称并流。溶液与蒸汽的流向相同，称并流。逆流：逆流： 溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。错流：错流： 溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。效间成逆流。平流：平流： 每一效都加入原料液的方法。每一效都加入原料液的方法。 下面以三效为例加以说明：下面以三效为例加以说明： （1）并流（顺流）流程）并流（顺流）流程 蒸汽流动方向：蒸汽流动方向： 123 溶液流动方向：溶液流动方向： 123 （1 1）并流流程）并流流程 优点：优点： 由于前效的压强较后效高，料液可借由于前效的压强较后效高，料液可借此压强差自动地流向后一效而

32、无须泵送；此压强差自动地流向后一效而无须泵送； 溶液由前一效流入后一效处于过热状溶液由前一效流入后一效处于过热状态会放出溶液的过热量形成自蒸发，可产生更态会放出溶液的过热量形成自蒸发，可产生更多的二次蒸汽，因此第三效的蒸发量最大。多的二次蒸汽，因此第三效的蒸发量最大。缺点：后效温度较低，组成较高，使传热系数逐缺点：后效温度较低，组成较高，使传热系数逐渐降低。渐降低。 （2）逆流流程）逆流流程 蒸汽流动方向：蒸汽流动方向： 321 溶液流动方向：溶液流动方向： 123 （3）错流流程）错流流程溶液流向：溶液流向： 3 31 12 2或或2 23 31 1 蒸汽流向：蒸汽流向： 123 123优点

33、：兼有逆流与并流的优点。优点：兼有逆流与并流的优点。 缺点：操作较复杂。缺点：操作较复杂。 （4）平流流程）平流流程 各效分别进料并分别出料，二次蒸汽多次各效分别进料并分别出料，二次蒸汽多次利用，对易结晶的物料较合适（因为结晶体不利用，对易结晶的物料较合适（因为结晶体不便在效与效之间输送）。便在效与效之间输送）。5.3.3 蒸发操作的生产能力、蒸发强度和效数的蒸发操作的生产能力、蒸发强度和效数的限制限制 （1）蒸发器的生产能力和蒸发强度）蒸发器的生产能力和蒸发强度 蒸发器的生产能力可用单位时间内水分总蒸蒸发器的生产能力可用单位时间内水分总蒸发量发量W来表示，而生产强度为单位传热面积的来表示，而

34、生产强度为单位传热面积的蒸发量（蒸发量（ ），在三效蒸发器中，蒸发器的），在三效蒸发器中，蒸发器的生产强度为生产强度为 AWu 321332211321321AAArQrQrQAAAWWWAWu总总总 假设各效传热面积相等，即假设各效传热面积相等，即 ，不考虑温差损失及浓缩热等，且各效蒸发器的传不考虑温差损失及浓缩热等，且各效蒸发器的传热面积系数相等，热面积系数相等， ，由前面学过的，由前面学过的我们可以知道，我们可以知道， 、 、 相差不大，可近似认相差不大，可近似认为相等，为相等，即即 则则 AAAA321KKKK3211r2r3rWrDrQ0rtKArtKAArtAKtAKtAKArQQ

35、QuTT3333333222111321总 真空蒸发：提高生产强度（真空蒸发：提高生产强度（ ）的途径）的途径之一是增大传热温差之一是增大传热温差 ，提高加热蒸汽的温度或是，提高加热蒸汽的温度或是降低溶液的沸点均可增加降低溶液的沸点均可增加 。加热蒸汽的温度。加热蒸汽的温度（及相应压强）受锅炉额定压强的限制，因此，在（及相应压强）受锅炉额定压强的限制，因此，在许多情况下，需要采用真空蒸发以降低溶液免遭破许多情况下，需要采用真空蒸发以降低溶液免遭破坏，并可利用工厂中低温的水蒸气作为热源。坏，并可利用工厂中低温的水蒸气作为热源。tKAQutt 缺点：缺点：a、溶液沸点的降低使粘度增大，传热系、溶液

36、沸点的降低使粘度增大，传热系数有所降低，数有所降低， b、为维持真空操作须添加真空设备费用和、为维持真空操作须添加真空设备费用和一定量的动力费。一定量的动力费。 提高提高K ： 提高生产能力提高生产能力 的另一措施是提高的另一措施是提高K，而，而K的主要取决于蒸发器的结构，操作方式和溶液的主要取决于蒸发器的结构，操作方式和溶液的物理性质。的物理性质。a、合理的设计蒸发器结构以建立良好的溶液循环、合理的设计蒸发器结构以建立良好的溶液循环流动；流动；b、及时排除加热室中不凝性气体；、及时排除加热室中不凝性气体；c、经常清除污垢等。、经常清除污垢等。 （2 2）多效蒸发效数的限制多效蒸发效数的限制效数增多，设备的生产强度降低，而加热蒸汽经济效数增多，设备的生产强度降低，而加热蒸汽经济性提高，因此，必须合理选择效数以便设备费和操性提高，因此，必须合理选择效数以便设备费和操作费之和最少。这是一个优化问题。作费之和最少。这是一个优化问题。