化工原理蒸发.ppt
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第5章蒸发,1/84,2023年6月7日,第5章蒸发,5.0概述5.1蒸发设备5.2单效蒸发5.3多效蒸发,第5章蒸发,2/84,2023年6月7日,5.0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。
5.0.1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。
第5章蒸发,3/84,2023年6月7日,5.0.2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去除杂质。
第5章蒸发,4/84,2023年6月7日,5.0.3蒸发操作的应用,在工业上,有三种情况:
(1)制取液体产品。
烧碱生产,蒸发18%的NaOH,到32%,作为成品碱;
(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。
本章仅讨论水溶液的蒸发。
第5章蒸发,5/84,2023年6月7日,用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器,基本流程如图。
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化,并移去,由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通,其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
5.0.4蒸发的流程,1.加热室2.加热管3.中央循环管4.分离室5.除沫器6.冷凝器,第5章蒸发,6/84,2023年6月7日,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,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,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。
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完成液,从蒸发器底部排出。
1.加热室2.加热管3.中央循环管4.分离室5.除沫器6.冷凝器,第5章蒸发,7/84,2023年6月7日,5.0.5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t=T-t1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,t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5章蒸发,8/84,2023年6月7日,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,第5章蒸发,9/84,2023年6月7日,5.0.6蒸发的特点,蒸发的实质是传热。
蒸发器也是一种换热器。
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。
第5章蒸发,10/84,2023年6月7日,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。
第5章蒸发,11/84,2023年6月7日,5.1蒸发设备,5.1.1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),第5章蒸发,12/84,2023年6月7日,5.1.1.1循环型(非膜式)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,第5章蒸发,13/84,2023年6月7日,1.中央循环管式(标准式)蒸发器,加热蒸汽:
加热室管束环隙内溶液:
管内。
优点:
溶液循环好传热效率高结构紧凑、制造方便、操作可靠缺点:
循环速度低溶液粘度大、沸点高不易清洗适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液,第5章蒸发,14/84,2023年6月7日,2.悬筐式蒸发器,加热蒸汽:
管间溶液:
管内优点:
溶液循环速度高,改善了管内结构情况传热速率较高缺点:
设备费高占地面积大加热管内溶液滞留量大适于处理易结垢,有晶体析出的溶液,第5章蒸发,15/84,2023年6月7日,3.外热式蒸发器,优点:
降低了整个蒸发器的高度,便于清洗和更换循环速度较高,使得对流传热系数提高结垢程度小适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液,第5章蒸发,16/84,2023年6月7日,4.列文蒸发器,优点:
流动阻力小循环速度高传热效果好加热管内不易堵塞缺点:
设备费高厂房高,耗用金属多适于处理有晶体析出或易结垢的溶液,第5章蒸发,17/84,2023年6月7日,5.强制循环型蒸发器,优点:
循环速度高晶体不易粘结在加热管壁对流传热系数高缺点:
动力消耗大对泵的密封要求高加热面积小适于处理粘度大,易结垢、有晶体析出的溶液。
第5章蒸发,18/84,2023年6月7日,5.1.1.2单程型(膜式)蒸发器,单程型蒸发器的特点是溶液只通过加热管一次蒸发即可达到要求的浓度。
特点:
溶液停留时间短,操作时沿加热管壁呈膜状流动,由于操作要求成薄膜流动且一次蒸发完成,因此对设计和操作要求严格。
适用于:
热敏性物料的蒸发。
第5章蒸发,19/84,2023年6月7日,1.升膜蒸发器,适于处理蒸发量较大的稀溶液,热敏性和易生泡沫的溶液;不适于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。
第5章蒸发,20/84,2023年6月7日,2.降膜蒸发器,需设置良好的液体分布器,以保证溶液均匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
常用的膜分布器见P299图5-7。
适于处理浓度、粘度较大的溶液不适于处理易结晶、结垢的溶液。
第5章蒸发,21/84,2023年6月7日,3.升降膜式蒸发器,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。
第5章蒸发,22/84,2023年6月7日,4.刮板薄膜蒸发器,缺点:
结构复杂,动力消耗大,传热面积小,处理能力低。
适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液,第5章蒸发,23/84,2023年6月7日,5.1.1.3直接加热蒸发器,优点:
结构简单,不需要固定的传热面,热利用率高适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液。
不适于处理不能被燃烧气污染及热敏性的溶液。
第5章蒸发,24/84,2023年6月7日,5.1.2蒸发器的辅助设备,蒸发器的辅助设备主要包括除沫器和冷凝器。
1.除沫器目的:
用于去除二次蒸气中的雾沫和液滴,防止有用产品的损失或冷凝液污染冷凝器。
安装位置:
分离室顶部或蒸发器外部。
第5章蒸发,25/84,2023年6月7日,2.冷凝器和真空装置冷凝器的作用:
将二次蒸汽冷凝成水后排出。
冷凝器分类:
间壁式和直接接触式两类。
当二次蒸气为有价值的产品需要回收,或会严重污染冷却水时,应采用间壁式冷凝器;否则可采用直接接触式冷凝器。
真空装置作用:
将冷凝液中的不凝性气体抽出,维持蒸发操作所需的真空度。
真空装置适于:
蒸发器采用减压操作;真空装置安装位置:
冷凝器后常用的真空装置:
喷射泵、往复式真空泵以及水环式真空泵等。
第5章蒸发,26/84,2023年6月7日,5.1.3蒸发器的选型,蒸发器的结构型式很多,选用时应结合生产过程的蒸发任务,选择适宜的蒸发器型式。
选型时,一般考虑以下原则:
溶液的粘度:
蒸发过程中,溶液粘度变化的情况,是选型时很重要的因素。
高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器,如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等;溶液的热稳定性:
热稳定性差的物料,应选用滞料量少,停留时间短的蒸发器,如各种膜式蒸发器,第5章蒸发,27/84,2023年6月7日,有晶体析出的溶液:
选用溶液流动速度大的蒸发器,以使晶体在加热管内停留时间短,不易堵塞加热管,如外热式、强制循环蒸发器易发泡的溶液:
泡沫的产生,不仅损失物料,而且污染蒸发器,应选用溶液湍动程度剧烈的蒸发器,以抑制或破碎泡沫,如外热式、强制循环式、升膜式等;条件允许时,也可将分离室加大。
有腐蚀性的溶液:
蒸发此种物料,加热管采用特殊材质制成,或内壁衬以耐腐蚀材料。
若溶液不怕污染,也可采用浸没燃烧蒸发器,第5章蒸发,28/84,2023年6月7日,易结垢的溶液:
蒸发器使用一段时间后,就会有污垢产生,垢层的导热系数小,从而使传热速率下降。
应选用便于清洗和溶液循环速度大的增大器,如悬筐式、强制循环式、浸没燃烧式等溶液的处理量:
溶液的处理量也是选型时应考虑的因素。
处理量小的,选用尺寸较大的单效蒸发,处理量大的,选用尺寸适宜的多效蒸发。
不同类型的蒸发器,各有特点,对溶液的适应性也不相同,见P302表5-1。
第5章蒸发,29/84,2023年6月7日,5.2单效蒸发,5.2.1溶液的沸点和温度差损失1.溶液的沸点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:
t=T-t蒸发纯水温度差:
tT=T-TP一定时,tTttT,第5章蒸发,30/84,2023年6月7日,2.温度差损失造成温度差损失的主要原因是:
(1)因溶质存在,使溶液沸点升高导致与纯水沸点之差;
(2)蒸发器操作时需维持一定液位,因加热管内液柱静压强而使沸点升高;(3)二次蒸汽由蒸发器分离室流动到冷凝器(或下一效蒸发器加热室)时产生压强降,导致的温度差损失(若T指分离室温度时,=0)。
总的温度差损失为三项之和,即=+,第5章蒸发,31/84,2023年6月7日,1).因溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失,设tA为仅考虑因溶质存在时引起蒸汽压下降时溶液的沸点,则=tA-T。
值的大小与溶液的种类、浓度以及操作压强有关,通常采用两种方法计算:
(1).经验估算法(吉辛科法)对常压下由于蒸汽压下降而引起的沸点升高a进行修正用于操作压强下的温度差损失。
=fa,第5章蒸发,32/84,2023年6月7日,=fa式中:
a常压下由于溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高,a=tA-100;tA常压下溶液的沸点,其值可从有关手册查得;f校正系数,无因次,f=0.0162(T+273)2/rT,r分别为实际操作压强下二次蒸汽温度,和汽化潜热,kJ/kg。
第5章蒸发,33/84,2023年6月7日,
(2).杜林规则法(直线规则法),杜林规则:
说明溶液的沸点和相同压强下标准溶液沸点之间呈线性关系。
由于纯水在各种压强下的沸点容易获得,故一般选用纯水为标准溶液,只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点,在直角坐标图中以溶液沸点为纵标,以纯水沸点为横标,以溶液浓度为参数,即可得到一条直线。
由此直线即可求得该溶液在其它压强下的沸点。
第5章蒸发,34/84,2023年6月7日,求解方法有两种:
查图法已知pTtA=tA-T,截距法在图中杜林直线上任选两点M、N,其对应压强分别为pM、pN,对应压强下溶液的沸点、水的沸点分别为tA、tW、tA、tW,如图:
则直线斜率为:
第5章蒸发,35/84,2023年6月7日,若某压强下水的沸点tW=0,则上式整理成截距计算式为:
tA=tA-ktW=ym浓度不同的溶液之杜林直线互不平行,但斜率k与截距ym均为溶液质量浓度x,即:
k=f(x)ym=g(x)如NaOH水溶液:
k=1+0.142xym=150.75x2-2.71x,第5章蒸发,36/84,2023年6月7日,计算过程:
据质量浓度x计算k,ym代入截距方程ym=tA-ktW解的tA=tA-tW,第5章蒸发,37/84,2023年6月7日,例7-2在中央循环管蒸发器内将NaOH水溶液由10浓缩到20,求:
(1)利用经验估算法计算50kPa时溶液的沸点
(2)利用杜林直线采用查图法计算50kPa时溶液的沸点(3)利用杜林直线采用截距法计算50kPa时溶液的沸点解:
(1)查P358附录二十一得20NaOH水溶液在101.33kPa下沸点升高值为a=8.5查P338附录十得50kPa时水的饱和温度为T=81.2,水的汽化热r=2304.5kJ/kg,=fa=0.88198.5=7.5溶液沸点:
tA=+T=7.5+81.2=88.7,第5章蒸发,38/84,2023年6月7日,
(2)据50kPa下水的沸点为81.2,查P296“NaOH水溶液的杜林线图”的20直线,得纵标,即溶液沸点tA=88(3)NaOH水溶液杜林直线:
k=1+0.142x=1+0.1420.2=1.028ym=150.75x2-2.71x=150.750.22-2.710.2=5.488ym=tA-ktWtA=ym+ktW=5.488+1.02881.288.96,第5章蒸发,39/84,2023年6月7日,2).因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失,某些蒸发器的加热管内积有一定高度的液位,使得液面以下液体承受更大的压强,因而导致沸点升高。
液层内部沸点与表面沸点之差即为因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失。
第5章蒸发,40/84,2023年6月7日,一般计算时取液层中部平均压强pm下对应的沸点tpm为依据。
设分离室压强为pPa,液面高度为Lm,则液层中部压强为:
对应的温度差损失:
=tpm-tp式中:
tpm压强pm下水的沸点,(因溶液沸点难于查取,故取该压强下纯水沸点近似作为溶液沸点);tp与二次蒸汽压强p对应的水的沸点,;液体密度,kg/m3。
第5章蒸发,41/84,2023年6月7日,3).由于管路流动阻力而引起的温度差损失,二次蒸汽由分离室流到冷凝器(或下一效加热室)时,因管道流动阻力使二次蒸汽的压强有所降低,温度也相应下降,由此引起的温度差损失即为。
因二次蒸汽产生的压强降,随管路的布置情况而异,其计算较繁。
通常根据生产经验值选取:
单效蒸发:
蒸发器冷凝器=11.5。
多效蒸发:
蒸发器冷凝器=11.5。
多效蒸发:
蒸发器下一效加热室=1。
在三种温差损失的计算中,以为最大,为一主要影响因素。
第5章蒸发,42/84,2023年6月7日,5.2.2单效蒸发,已知条件:
原料液流量F(kg/h),原料液浓度xo(质量分率)和温度to(),完成液的浓度x1(质量分率)(生产要求)过程选定:
加热蒸汽压强p(或温度T),冷凝器操作压强p(或温度T);计算内容:
单位时间内水分蒸发量W(kg/h),加热蒸汽用量D(kg/h),蒸发器的传热面积S(m2)。
求解上述问题应用物料衡算方程、热量衡算方程和传热速率方程。
第5章蒸发,43/84,2023年6月7日,5.2.2.1蒸发量W,如图以蒸发器为衡算范围,取1h为衡算基准,作物料衡算:
总物料:
F=W+G溶质:
Fx0=Gx1,第5章蒸发,44/84,2023年6月7日,5.2.2.2加热蒸汽消耗量D,以蒸发器为衡算范围,衡算基准为1h,对进出蒸发器的热量进行衡算:
DH+Fh0=WH+(F-W)h1+Dhc+QL(7-1),式中:
H、H、hc加热蒸汽、二次蒸汽和冷凝水焓值,kJ/kg;h0、h1原料液、完成液焓值,kJ/kg;QL蒸发器的热损失,W。
在具体计算时,根据溶液特性分为两种方法进行热量衡算求加热蒸汽用量。
第5章蒸发,45/84,2023年6月7日,1.溶液的稀释热可以忽略,当溶液的稀释热不大,可以忽略不计时,溶液的焓值可用比热计算。
以0的液体为基准,则:
原料液:
h0=C0(t0-0)完成液:
h1=C1(t1-0)冷凝水:
hc=CW(T-0)因此,式(7-1)热量衡算式可写为:
D(H-CWT)=WH+(F-W)C1t1-FC0t0+QL(7-2)式中两比热使用不便,改用原料液比热C0代替完成液比热C1。
第5章蒸发,46/84,2023年6月7日,溶液的比热可用以下经验公式计算:
C=Cw(1-x)+CBx其中:
Cw、CB分别为水和溶质的比热,kJ/kg。
则:
C0=Cw(1-x0)+CBx0=Cw+(CB-Cw)x0C1=Cw(1-x1)+CBx1=Cw+(CB-Cw)x1,第5章蒸发,47/84,2023年6月7日,若冷凝液在饱和温度下排出,且忽略溶液浓度变化对焓值的影响,即:
H-CWT=rH-CWt1=r则:
忽略稀释热时加热蒸汽消耗量计算式,第5章蒸发,48/84,2023年6月7日,说明,
(1)从上式可以看出加热蒸汽提供的热量Dr用于:
将原料液由t0升温到沸点t1:
FC0(t1-t0)蒸发水分:
Wr过程热损失:
QL,第5章蒸发,49/84,2023年6月7日,
(2)若原料液预热到沸点,即t0=t1,并略去热损失,QL0,则有D/W=r/r1,即每蒸发1kg水分大约需要1kg加热蒸汽,实际过程有热损失,常在1.1左右。
e=D/W称为单位蒸汽消耗量,为每蒸发单位质量水分时,加热蒸汽的消耗量,kg/kg。
e值是衡量蒸发装置经济程度的指标。
(3)当x00.2时:
C0=Cw(1-x0),第5章蒸发,50/84,2023年6月7日,例题5-2,在连续操作的蒸发器中,将2000kg/h的某无机盐水溶液由0.1浓缩到0.3(均为质量分数)。
蒸发器的操作压力为40kPa,相应的溶液沸点为80。
加热蒸汽的压力为200kPa。
已知原料液的比热为3.77kJ/(kg),蒸发器的热损失为12000W。
设溶液的稀释热可以忽略,试求1.水的蒸发量;2.原料液分别为30、80、120时的加热蒸汽消耗量。
解:
第5章蒸发,51/84,2023年6月7日,第5章蒸发,52/84,2023年6月7日,2.溶液稀释热不可忽略,对某些水溶液(如CaCl2、NaOH等)在稀释时有显著的放热效应,因而蒸发时除供给汽化水分所需汽化潜热时,还需提供与稀释热相应的浓缩热,且溶液浓度愈大,温度愈高,这种影响愈显著。
因此式(7-1)中的h0、h1应由相应的焓浓图查取,计算结果才准确。
第5章蒸发,53/84,2023年6月7日,据(7-1)热量衡算式,得加热蒸汽用量:
若冷凝液在饱和温度下排出,(H-hc)=r为饱和蒸汽冷凝潜热,kJ/kg。
因此:
第5章蒸发,54/84,2023年6月7日,5.2.2.3传热面积S0,Q=K0S0tm1.平均温度差tm蒸发属两相均有相变的恒温传热过程,故传热的平均温度差为tm=T-t其中:
t=+T,第5章蒸发,55/84,2023年6月7日,2.总传热系数K0,公式计算:
选用经验值:
P310表5-2。
现场测定,第5章蒸发,56/84,2023年6月7日,3.蒸发器的热负荷Q条件不同,热负荷的计算也不同,若加热蒸汽在饱和温度下排出:
稀释热不可以忽略时:
Q=Dr=WH+(F-W)h1-Fh0+QL,W稀释热可以忽略时:
Q=Dr=Wr+FCp0(t1-t0)+QL,W,第5章蒸发,57/84,2023年6月7日,例5-3将10%的NaOH水溶液蒸发到45%,处理量为1800kg/h,原料液温度60,比热为3.4kJ/kg,加热蒸汽和分离室压强分别为400kPa和50kPa,蒸发器内液面高度为2m,溶液平均密度为1400kg/m3,总传热系数Ko为1500W/(m2),若热损失为传热量的10%,忽略稀释热,试计算加热蒸汽消耗量,水分蒸发量,产品量及所需传热面积。
解:
查附表十:
p=400kPa下蒸汽T=143.4,r=2138.5kJ/kgp=50kPa下二次蒸汽T=81.2,r=2304.5kJ/kg
(1)水分蒸发量,第5章蒸发,58/84,2023年6月7日,
(2)产品量G=(F-W)=1800-1400=400kg/h(3)加热蒸汽用量Dr=Wr+FCp0(t1-t0)+QLQL=0.1DrDr=1.1Wr+FCp0(t1-t0)其中:
t1=T+=81.2+,第5章蒸发,59/84,2023年6月7日,的计算采用杜林规则的截距法:
因溶液在蒸发器中循环接近完成液,故取x=0.45k=1+0.142x=1+0.1420.45=1.0639ym=150.75x2-2.71x=150.750.452-2.710.45=29.31tA=ym+ktW=tA-tW=ym+(k-1)tW=29.31+(1.0639-1)81.2=34.5,第5章蒸发,60/84,2023年6月7日,的计算:
查得:
pm=63.73kPa下水沸点tpm=87.2=tpm-tp=87.2-81.2=6.0取=1.2t=81.2+34.5+6.0+1.2=122.9故:
D=1.114002304.5+18003.4(122.9-60)/2138.5=1858kg/h,第5章蒸发,61/84,2023年6月7日,(4)传热面积传热量:
Q=Dr=18582138.5/3600=1103.7kW,第5章蒸发,62/84,2023年6月7日,5.2.2.4管内沸腾传热系数i的关联式,1.标准型蒸发器适用于:
溶液在加热管进口处的速度较低(0.2m/s左右)。
常压操作。
第5章蒸发,63/84,2023年6月7日,2.强制循环蒸发器,第5章蒸发,64/84,2023年6月7日,3.升膜蒸发器
(1)热负荷较低(表面蒸发)的情况适用条件:
ReL按入口的液体流量计算,ReV按出口气体的流量计算。
第5章蒸发,65/84,2023年6月7日,
(2)热负荷较高(泡核沸腾)的情况适用条件:
ReL按入口的液体流量计算,ReV按出口气体的流量计算。
S:
沸腾管材质校正系数,钢、铜为1,不锈钢、铬、镍为0.7,磨光表面为0.4。
第5章蒸发,66/84,2023年6月7日,4.降膜蒸发器,第5章蒸发,67/84,2023年6月7日,适用条件:
降膜蒸发器的i还可用P313图5-15计算。
第5章蒸发,68/84,2023年6月7日,5.2.3蒸发器的生产能力和蒸发强度,5.2.3.1蒸发器的生产能力1.蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量表示,即蒸发量W(kg/h):
可见生产能力与蒸发器传热面积,传热系数,原料液温度,操作条件,热损失等用关,它笼统地表示蒸发器生产量的大小,但不能确切表示蒸发器和蒸发过程的优劣程度。
第5章蒸发,69/84,2023年6月7日,2.蒸发器生产能力的大小取决于通过传热面的传热速率Q,因此也可以用蒸发器的传热速率来衡量其生产能力:
Q=KAtKA(T-t1)稀释热可以忽略,且热损失不计时:
Q=Wr+FCp0(t1-t0),第5章蒸发,70/84,2023年6月7日,说明:
1.当t1t0时,即原料液在沸点下进入蒸发器时:
Q=Wr:
表明通过传热面所传递的热量全部用于蒸发水分WQ:
表明蒸发器的生产能力和传热速率
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