化工原理蒸发ppt下载

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7.1 概述 （2）蒸发的流程 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 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减压（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发。 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。 7.2.1 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 7.2.1 单效蒸发的计算 7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算 焓值的计算：习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有 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—（2）热量衡算 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为： 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 （3）蒸发器传热面积的计算 7.2.1 单效蒸发的计算 （4）浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-3为NaOH水溶液以0℃为基准温度的焓浓图。 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 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 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： 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 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 由该图可以看出： ① 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高与压强无关，而可取大气压下的数值； ② 在高浓度范围内只要已知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则进行计算。 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响 按液面下处L/2溶液的沸腾温度来计算，液体在平均温度下的饱和压力： 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （3）单效蒸发过程的计算 ① 设计型计算：给定蒸发任务，要求设计经济上合理的蒸发器。 已知：F，x0 ，t0 ， x 设计条件：p0， pk 计算目的：根据选用的蒸发器形式确定K，计算所需加热面积A及加热蒸汽用量D。 7.3 蒸发操作的经济性 7.3.1加热蒸汽的经济性 蒸汽的经济性：每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量（W/D） （或用溶液中蒸发出1kg 水所需消耗的生蒸汽的量 D/W表示蒸汽的利用率）。若物料的水溶液先预热至沸点后加入蒸发器，忽略生蒸汽与产生的二次蒸汽的汽化潜热的差异，不计热损失，则每1kg加热蒸汽可汽化1kg水，即W/D =1。实际上，由于有热损失等原因，W/D <1。 怎样才能节省加热蒸汽的消耗量，提高生蒸汽的利用率呢？ 7.3.1加热蒸汽的经济性 7.3.2 多效蒸发 多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有： 并流：溶液与蒸汽的流向相同，称并流。 逆流：溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。 错流：溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。 平流： 每一效都加入原料液的方法。 1.并流 2.逆流 优点： 1.随着料液组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜力。 2.完成液排出温度较高，可利用显热在减压下闪蒸增浓，提高完成液组成。 缺点： 1.辅助设备多，动力消耗大； 2.不适于处理热敏性溶液；3.操作复杂，工艺不易稳定 3.错流 4.平流 7.4 蒸发设备 蒸发设备中包括蒸发器和辅助设备。 7.4.1 蒸发器 结构：加热室、流动（或循环）通道、汽液分离空间。 按照溶液在加热室中的运动的情况，可将蒸发器分为循环型和单程型（不循环）两类。 7.4.1 蒸发器—（1）循环型蒸发器 7.4.1 蒸发器 —（2）单程型蒸发器 ② 降膜式蒸发器 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，底部得到完成液；加热管顶部装有液体分布器，以使液体成膜；对浓度较高，粘度较大溶液也适用；结构较复杂。 适用于：粘度大的物料； 不适用于：易结晶的物料，因形成 均匀的液膜较难，K不高。 7.4.1 蒸发器 —（2）单程型蒸发器 ③ 旋转刮片式蒸发器 特点：借外力强制料液呈膜状流动，可适应高粘度，易结晶、结垢的浓溶液蒸发。 缺点：结构复杂，制造要求高，加热面不大，且需要消耗一定的动力。 7.4.2 蒸发器辅助设备HRE红软基地

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