第7章 化工原理蒸發(fā)

1、2022-3-301第7章 蒸發(fā)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述第二節(jié)第二節(jié) 蒸發(fā)設(shè)備蒸發(fā)設(shè)備第三節(jié)第三節(jié) 單效蒸發(fā)單效蒸發(fā)第四節(jié)第四節(jié) 多效蒸發(fā)多效蒸發(fā)2022-3-302蒸發(fā) 將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱至沸騰，使部分揮發(fā)性溶劑汽化并移除，從而獲得濃縮溶液或回收溶劑的操作稱為蒸發(fā)。 蒸發(fā)操作的基本要點(diǎn)是向蒸發(fā)器連續(xù)提供足夠的熱量并及時移除汽化的溶劑。 蒸發(fā)操作的基本要點(diǎn)一蒸發(fā)的目的7.1 概述2022-3-303蒸發(fā)操作的目的（1）制取增濃的液體產(chǎn)品 如電解燒堿液的濃縮，牛乳制奶粉生產(chǎn)中牛乳的濃縮、蔗糖水溶液及各種果汁的濃縮等。（2）純凈溶劑的制取 如海水淡化等。（3）同時制備濃溶液和回收溶劑 如中藥

2、生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)。2022-3-304二蒸發(fā)的概念圖7-1 液體蒸發(fā)的簡化流程2022-3-305三蒸發(fā)過程分類加壓蒸發(fā)常壓蒸發(fā)真空（減壓）蒸發(fā) 操作壓力蒸發(fā)器進(jìn)、出料狀況間歇蒸發(fā)連續(xù)蒸發(fā)2022-3-306單效蒸發(fā)多效蒸發(fā) 二次蒸汽是否用作另一蒸發(fā)器的加熱蒸汽并流逆流平流三蒸發(fā)過程分類2022-3-307四蒸發(fā)操作的特點(diǎn)1溶液的沸點(diǎn)升高 由于不揮發(fā)溶質(zhì)的存在使溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。 對于垂直管式蒸發(fā)器，管內(nèi)液柱的靜壓力及蒸汽在管道內(nèi)的流動阻力也會引起溶液的沸點(diǎn)升高。 沸點(diǎn)升高使傳熱推動力降低。 2022-3-3082熱能的綜合利用 蒸發(fā)時需要消耗大量加熱蒸汽，而溶劑汽化又產(chǎn)生相應(yīng)

3、量的二次蒸汽，因而強(qiáng)化與改善蒸發(fā)器的傳熱效果，充分利用二次蒸汽的潛熱，應(yīng)給予足夠的重視。四蒸發(fā)操作的特點(diǎn)2022-3-3093溶液的工藝特性 蒸發(fā)過程中溶液的某些性質(zhì)隨著溶液的組成而改變。有些物料在濃縮過程中可能析出結(jié)晶、發(fā)泡、嚴(yán)重結(jié)垢、變性分解、黏度增高、腐蝕性增大等。在選擇蒸發(fā)工藝和設(shè)備時需要認(rèn)真考慮，尤其是蒸發(fā)器的防垢除垢技術(shù)，是世界性的熱門研究課題。四蒸發(fā)操作的特點(diǎn)2022-3-3010溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)軇┑姆悬c(diǎn)。主要原因：主要原因：（1）蒸發(fā)室空間壓強(qiáng)下，溶液的沸）蒸發(fā)室空間壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)高于同壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)；點(diǎn)高于同壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)；（2）蒸發(fā)室液

4、面下實(shí)際發(fā)生汽化之）蒸發(fā)室液面下實(shí)際發(fā)生汽化之處的壓強(qiáng)大于蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)。處的壓強(qiáng)大于蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)。2022-3-30112、蒸發(fā)設(shè)備、蒸發(fā)設(shè)備為什么冷凝器架設(shè)安置得很高？為什么冷凝器架設(shè)安置得很高？2022-3-30127.2 蒸發(fā)設(shè)備 7.2.1 循環(huán)型蒸發(fā)器2022-3-3013一、垂直短管型蒸發(fā)器中央循環(huán)管蒸發(fā)器圖7-21加熱室；2中央循環(huán)管；3蒸發(fā)室；4外殼2022-3-3014強(qiáng)制循環(huán)性蒸發(fā)器圖7-4 1加熱管；2循環(huán)泵；3循環(huán)管；4蒸發(fā)室；5除沫器 二、垂直長管型蒸發(fā)器2022-3-30157.2.2 單程型蒸發(fā)器 2022-3-3016一升膜式蒸發(fā)器升膜式蒸發(fā)器圖7-51

5、蒸發(fā)器；2分離室；2022-3-3017降膜式蒸發(fā)器圖7-6 1蒸發(fā)器；2分離室；3布膜器二降膜式蒸發(fā)器2022-3-3018四旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器 旋轉(zhuǎn)刮板式蒸發(fā)器2022-3-3019五單程型蒸發(fā)器性能的比較 單程型蒸發(fā)器的特點(diǎn)是溶液沿加熱管壁呈膜狀流動而進(jìn)行傳熱和蒸發(fā)，一次通過加熱室即達(dá)到所要求的組成。其突出優(yōu)點(diǎn)是傳熱效率高，蒸發(fā)速度快，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間短，特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)，因而在食品、生物制品、制藥等工業(yè)部門得到廣泛應(yīng)用。2022-3-30207.2.2 蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)措施措施：定期清洗，去除垢層，加快流速，減少結(jié)垢。定期清洗，去除垢層，加快流速，減少結(jié)垢

6、。擴(kuò)大管內(nèi)兩相流動的擴(kuò)大管內(nèi)兩相流動的“環(huán)狀流環(huán)狀流”區(qū)域。區(qū)域。2022-3-30217.2.3 蒸發(fā)輔助設(shè)備蒸發(fā)輔助設(shè)備（1）除沫器）除沫器 2022-3-3022（2）疏水器）疏水器1冷凝水入口；冷凝水入口；2冷凝水出口；冷凝水出口；3排出管；排出管；4變壓室；變壓室；5濾網(wǎng)；濾網(wǎng)；6閥片閥片2022-3-30237.3 單效蒸發(fā)7.3.1物料衡算()oFwFW w0(1)wWFw完成液的流量0FwwFW水分蒸發(fā)量 完成液的組成 2022-3-3024 在初始濃度不太高的情況下，隨水分蒸發(fā)量的增加，溶液濃度變化不在初始濃度不太高的情況下，隨水分蒸發(fā)量的增加，溶液濃度變化不大，只是到后期才

7、明顯變化。因?yàn)檎舭l(fā)器溶液濃度等于完成液濃度，如果大，只是到后期才明顯變化。因?yàn)檎舭l(fā)器溶液濃度等于完成液濃度，如果在一個蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，則溶液濃度和粘度較大，對蒸發(fā)不利。可在一個蒸在一個蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，則溶液濃度和粘度較大，對蒸發(fā)不利。可在一個蒸發(fā)器中將大部分水分蒸發(fā)，然后在另一個蒸發(fā)器中蒸發(fā)得到所需的濃度。發(fā)器中將大部分水分蒸發(fā)，然后在另一個蒸發(fā)器中蒸發(fā)得到所需的濃度。2022-3-30257.3.2熱量衡算o0()DrFiF W i WI Q損損或或o0()DrF i iW I iQ 損損（1）濃縮熱顯著的溶液）濃縮熱顯著的溶液riI WrDr 0rr 0DWiiQl 0,0 沸沸點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)進(jìn)料料若

8、若損損此時此時2022-3-3026圖7-15 氫氧化鈉的焓濃圖2022-3-3027o00()DrFc ttWrQ損損（2）不計濃縮熱的熱量衡算）不計濃縮熱的熱量衡算對溶液濃度變化不大、濃縮熱不大的溶液對溶液濃度變化不大、濃縮熱不大的溶液蒸發(fā)器的熱負(fù)荷為蒸發(fā)器的熱負(fù)荷為oQDr2022-3-30287.3.3蒸發(fā)速率與傳熱溫度差蒸發(fā)速率：蒸發(fā)速率： 通常用單位時間的蒸發(fā)量通常用單位時間的蒸發(fā)量W表示。表示。蒸發(fā)過程的速率是由傳熱速率決定的。蒸發(fā)過程的速率是由傳熱速率決定的。o()QDrKA Tt溶液的沸點(diǎn)：溶液的沸點(diǎn)： 溶液的沸點(diǎn)不僅取決于蒸發(fā)器的操作壓強(qiáng)，而且還與溶溶液的沸點(diǎn)不僅取決于蒸發(fā)

9、器的操作壓強(qiáng)，而且還與溶質(zhì)存在使溶液的沸點(diǎn)升高和蒸發(fā)器內(nèi)液體的靜壓強(qiáng)有關(guān)。質(zhì)存在使溶液的沸點(diǎn)升高和蒸發(fā)器內(nèi)液體的靜壓強(qiáng)有關(guān)。2022-3-3029一溶質(zhì)造成的沸點(diǎn)升高圖圖7-16 NaOH 7-16 NaOH 水溶液的杜林線圖水溶液的杜林線圖獲取查手冊估算杜林規(guī)則在濃度不太高的范圍內(nèi)，可在濃度不太高的范圍內(nèi)，可認(rèn)為溶液的沸點(diǎn)升高與壓強(qiáng)無認(rèn)為溶液的沸點(diǎn)升高與壓強(qiáng)無關(guān)，而取關(guān)，而取1大氣壓下的數(shù)值。大氣壓下的數(shù)值。在高濃度范圍內(nèi)，只要已知在高濃度范圍內(nèi)，只要已知兩個不同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)，兩個不同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)，則其他壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)可按水的則其他壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)可按水的沸點(diǎn)作內(nèi)插或外推。沸點(diǎn)作內(nèi)插或外推

10、。溶液中不揮發(fā)溶質(zhì)引起飽和蒸汽壓下降，使溶液沸點(diǎn)升高溶液中不揮發(fā)溶質(zhì)引起飽和蒸汽壓下降，使溶液沸點(diǎn)升高 。2022-3-3030杜林規(guī)則：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)與同壓強(qiáng)下杜林規(guī)則：在相當(dāng)寬的壓強(qiáng)范圍內(nèi)，溶液的沸點(diǎn)與同壓強(qiáng)下溶劑的沸點(diǎn)成線性關(guān)系。溶劑的沸點(diǎn)成線性關(guān)系。水的沸點(diǎn)：水的沸點(diǎn)：oC溶液的沸點(diǎn)溶液的沸點(diǎn)2022-3-3031例：例： 壓強(qiáng)，壓強(qiáng)，MPa 0.1 0.08 0.06 0.05 0.04某溶液沸點(diǎn)，某溶液沸點(diǎn)，oC 120 96 t2 60 t1某溶劑沸點(diǎn)，某溶劑沸點(diǎn)，oC 100 80 60 50 40按杜林規(guī)則分別確定按杜林規(guī)則分別確定0.04MPa、0.06M

11、Pa下，溶液的沸點(diǎn)。下，溶液的沸點(diǎn)。19660968040488050otC29660968060728050otC196966080508040t故故296966080508060t故故2022-3-3032二、蒸發(fā)器內(nèi)液柱的靜壓強(qiáng)使溶液的沸點(diǎn)升高二、蒸發(fā)器內(nèi)液柱的靜壓強(qiáng)使溶液的沸點(diǎn)升高 。 m15ppL g由水蒸汽表查出壓強(qiáng)由水蒸汽表查出壓強(qiáng) pm 、 p 所對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，兩者之所對應(yīng)的飽和蒸汽溫度，兩者之差可作為液柱靜壓強(qiáng)引起的沸點(diǎn)升高差可作為液柱靜壓強(qiáng)引起的沸點(diǎn)升高 。 00ttt 三、溶液的沸點(diǎn)三、溶液的沸點(diǎn)t t 式中式中t0為冷凝器操作壓力下水的飽和溫度。為冷凝器操作壓力下

12、水的飽和溫度。蒸發(fā)過程的傳熱溫度差蒸發(fā)過程的傳熱溫度差0tTtTt 由于溶液的沸點(diǎn)升高使蒸發(fā)傳熱溫度差減小，故稱為溫度差由于溶液的沸點(diǎn)升高使蒸發(fā)傳熱溫度差減小，故稱為溫度差損失。損失。2022-3-30337.4 蒸發(fā)操作的經(jīng)濟(jì)性和多效蒸發(fā)一、衡量蒸發(fā)操作經(jīng)濟(jì)性的方法一、衡量蒸發(fā)操作經(jīng)濟(jì)性的方法 蒸發(fā)操作消耗的費(fèi)用包括設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)（主要是能耗）蒸發(fā)操作消耗的費(fèi)用包括設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)（主要是能耗）兩部分。兩部分。若不計熱損失和濃縮熱、料液預(yù)熱到沸點(diǎn)加入，則蒸發(fā)器傳若不計熱損失和濃縮熱、料液預(yù)熱到沸點(diǎn)加入，則蒸發(fā)器傳熱速率熱速率QWr，則，則tKrArQU11、蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度、蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)

13、度AWU 2kgms 2022-3-30342、加熱蒸汽的利用率、加熱蒸汽的利用率（4）冷凝水的利用。）冷凝水的利用。 通常將每通常將每kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量 稱為加熱蒸汽的稱為加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性，它是蒸發(fā)操作是否經(jīng)濟(jì)的重要標(biāo)志。經(jīng)濟(jì)性，它是蒸發(fā)操作是否經(jīng)濟(jì)的重要標(biāo)志。DW2022-3-3035二、蒸發(fā)操作的節(jié)能方法二、蒸發(fā)操作的節(jié)能方法1、多效蒸發(fā)、多效蒸發(fā) 因?yàn)槎握羝臏囟鹊陀诩訜嵴羝臏囟?，后一效蒸發(fā)器因?yàn)槎握羝臏囟鹊陀诩訜嵴羝臏囟?，后一效蒸發(fā)器的操作壓強(qiáng)及其對應(yīng)的飽和溫度必較前一效為低，即二次蒸汽的操作壓強(qiáng)及其對應(yīng)的飽和溫度必較前一效為低，即二次蒸汽的溫

14、度必然逐級降低。的溫度必然逐級降低。2022-3-3036特點(diǎn)：特點(diǎn)：1）料液在壓強(qiáng)差的作用下自流到后一效；）料液在壓強(qiáng)差的作用下自流到后一效；2）后效操作壓強(qiáng)低，蒸發(fā)溫度低，系統(tǒng)的能量利用較為合理；）后效操作壓強(qiáng)低，蒸發(fā)溫度低，系統(tǒng)的能量利用較為合理；3）末效溶液濃度高、粘度大，故傳熱系數(shù)小。末效所需的傳）末效溶液濃度高、粘度大，故傳熱系數(shù)小。末效所需的傳熱面積應(yīng)更大些。熱面積應(yīng)更大些。4）由于二次蒸汽溫度的降低，后效的傳熱溫度差有所減小。）由于二次蒸汽溫度的降低，后效的傳熱溫度差有所減小。并流加料并流加料2022-3-3037逆流流程逆流流程特點(diǎn)：特點(diǎn)： 1） 隨著料液組成提高，溫度相應(yīng)提

15、高，黏度變化小，各效濃度隨著料液組成提高，溫度相應(yīng)提高，黏度變化小，各效濃度和溫度對于液體粘度的影響大致相抵消，各效的傳熱條件（傳熱和溫度對于液體粘度的影響大致相抵消，各效的傳熱條件（傳熱系數(shù)、傳熱溫度差）大致相同；系數(shù)、傳熱溫度差）大致相同； 2）由于后效壓強(qiáng)小于前效，溶液在各效之間的流動必須泵送。）由于后效壓強(qiáng)小于前效，溶液在各效之間的流動必須泵送。2022-3-3038特點(diǎn)：特點(diǎn)：平流加料對易結(jié)晶的物料更為適合。平流加料對易結(jié)晶的物料更為適合。平流流程平流流程2022-3-30392、額外蒸汽的引出、額外蒸汽的引出 只要引出蒸汽的溫位足夠只要引出蒸汽的溫位足夠 ，引出效數(shù)越往后，引出等量

16、的，引出效數(shù)越往后，引出等量的額外蒸汽所需補(bǔ)加的加熱蒸汽量越少。額外蒸汽所需補(bǔ)加的加熱蒸汽量越少。2022-3-3040又稱熱泵蒸發(fā)，不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。又稱熱泵蒸發(fā)，不適用于沸點(diǎn)上升較大的情況。3、二次蒸汽的再壓縮、二次蒸汽的再壓縮加熱蒸汽加熱蒸汽加熱蒸汽加熱蒸汽2022-3-30414、冷凝水熱量的利用、冷凝水熱量的利用 預(yù)熱料液；減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸汽一并加預(yù)熱料液；減壓自蒸發(fā)，汽化的蒸汽與二次蒸汽一并加入后一效加熱室。入后一效加熱室。2022-3-3042三、多效蒸發(fā)過程分析三、多效蒸發(fā)過程分析1、各效溫度和濃度分布、各效溫度和濃度分布 多效蒸發(fā)是多個蒸發(fā)器串聯(lián)操作，

17、就其中任一蒸發(fā)器而多效蒸發(fā)是多個蒸發(fā)器串聯(lián)操作，就其中任一蒸發(fā)器而言，都可以按單效蒸發(fā)處理。但各效之間相互聯(lián)系，過程參言，都可以按單效蒸發(fā)處理。但各效之間相互聯(lián)系，過程參數(shù)相互制約。數(shù)相互制約。2022-3-3043對多效蒸發(fā)，可得以下結(jié)論：對多效蒸發(fā)，可得以下結(jié)論：各效蒸發(fā)器的溫度僅與端點(diǎn)溫度有關(guān)，在操作中自動形成各效蒸發(fā)器的溫度僅與端點(diǎn)溫度有關(guān)，在操作中自動形成某種分布。某種分布。各效濃度僅取決于端點(diǎn)溫度及料液的初始濃度，在操作中各效濃度僅取決于端點(diǎn)溫度及料液的初始濃度，在操作中自動形成某種分布。對于一定的溶液，溶液的蒸氣壓大小取自動形成某種分布。對于一定的溶液，溶液的蒸氣壓大小取決于溫度

18、和濃度，故蒸氣壓在操作中自動形成某種分布。決于溫度和濃度，故蒸氣壓在操作中自動形成某種分布。2022-3-30442、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制、多效蒸發(fā)效數(shù)的限制對同一蒸發(fā)任務(wù)，增加效數(shù)可以提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性對同一蒸發(fā)任務(wù)，增加效數(shù)可以提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性 ，但因?yàn)橛袦囟炔顡p失，故效數(shù)受限。但因?yàn)橛袦囟炔顡p失，故效數(shù)受限。DW效數(shù)越多，則溫度差損失之和越大，使各效的傳熱推動力效數(shù)越多，則溫度差損失之和越大，使各效的傳熱推動力減小，甚至無法完成蒸發(fā)任務(wù)。減小，甚至無法完成蒸發(fā)任務(wù)。2022-3-30453、蒸發(fā)操作的最優(yōu)化、蒸發(fā)操作的最優(yōu)化 生產(chǎn)強(qiáng)度的提高和減少操作費(fèi)用往往存在著矛盾。生生產(chǎn)強(qiáng)度的提

19、高和減少操作費(fèi)用往往存在著矛盾。生產(chǎn)強(qiáng)度產(chǎn)強(qiáng)度 直接與熱流密度直接與熱流密度 有關(guān)。有關(guān)。AWQA 當(dāng)加熱蒸汽和冷凝器壓強(qiáng)已定，蒸發(fā)器的總傳熱溫度差也當(dāng)加熱蒸汽和冷凝器壓強(qiáng)已定，蒸發(fā)器的總傳熱溫度差也相應(yīng)而定。如采用多效蒸發(fā)，因有溫度差損失等原因，各效溫相應(yīng)而定。如采用多效蒸發(fā)，因有溫度差損失等原因，各效溫度差之和遠(yuǎn)小于總溫度差，故多效蒸發(fā)的生產(chǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于單效度差之和遠(yuǎn)小于總溫度差，故多效蒸發(fā)的生產(chǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)小于單效蒸發(fā)。故多效蒸發(fā)是以犧牲生產(chǎn)強(qiáng)度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性蒸發(fā)。故多效蒸發(fā)是以犧牲生產(chǎn)強(qiáng)度來提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性的。的。 對真空蒸發(fā)，提高冷凝器的真空度雖然增加了傳熱推動力，對真空蒸發(fā)，提

20、高冷凝器的真空度雖然增加了傳熱推動力，提高了生產(chǎn)強(qiáng)度，但功耗增大。提高了生產(chǎn)強(qiáng)度，但功耗增大。2022-3-3046 蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)約等于二次蒸汽冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)。而冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)，蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)約等于二次蒸汽冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)。而冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)，不是僅取決于真空泵所能抽到的真空程度，因?yàn)檎婵毡眉皶r抽出的主要是不不是僅取決于真空泵所能抽到的真空程度，因?yàn)檎婵毡眉皶r抽出的主要是不凝性氣體。二次蒸汽在冷凝器內(nèi)要及時的冷凝下來，因此，二次蒸汽冷凝器凝性氣體。二次蒸汽在冷凝器內(nèi)要及時的冷凝下來，因此，二次蒸汽冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)（或蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)）主要取決于冷凝器所使用的冷卻水（直接內(nèi)的壓強(qiáng)（或蒸發(fā)室空間的

21、壓強(qiáng)）主要取決于冷凝器所使用的冷卻水（直接冷卻）溫度下的飽和蒸汽壓。冷卻水溫度愈低，蒸發(fā)室所能達(dá)到的壓強(qiáng)愈低。冷卻）溫度下的飽和蒸汽壓。冷卻水溫度愈低，蒸發(fā)室所能達(dá)到的壓強(qiáng)愈低。冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)（或蒸發(fā)室空冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)（或蒸發(fā)室空間的壓強(qiáng)）主要取決于什么？間的壓強(qiáng)）主要取決于什么？2022-3-3047 例例7-1(P250) 溫度差損失的計算溫度差損失的計算用蒸發(fā)器增濃用蒸發(fā)器增濃NaOH水溶液，蒸發(fā)器內(nèi)的液面高度約水溶液，蒸發(fā)器內(nèi)的液面高度約3m，已知完成液的濃度，已知完成液的濃度為為50%（wt%)，密度為，密度為1500kg/m3，加熱所用飽和蒸汽的壓強(qiáng)（表壓）為，加熱所用飽和蒸汽的壓

22、強(qiáng)（表壓）為0.3MPa ，冷凝器真空度為，冷凝器真空度為53kPa ，求傳熱溫度差。，求傳熱溫度差。解：解：加熱蒸汽表壓加熱蒸汽表壓 0.3MPa T=143.5oC蒸發(fā)室內(nèi)的絕對壓：蒸發(fā)室內(nèi)的絕對壓：101.3-53=48.3kPa , to=80.1oC 理論溫度差：理論溫度差： T-to=143.5-80.1=63.4oC在蒸發(fā)室的壓強(qiáng)下，飽和水蒸汽的溫度為在蒸發(fā)室的壓強(qiáng)下，飽和水蒸汽的溫度為80.1oC，即純水的沸騰溫度是，即純水的沸騰溫度是80.1oC，50%NaOH水溶液的沸點(diǎn)為水溶液的沸點(diǎn)為120oC，溶液的沸點(diǎn)上升為：，溶液的沸點(diǎn)上升為：Co9 .391 .80120 在液面

23、以下在液面以下L/5處的壓強(qiáng)：處的壓強(qiáng)：kPagLppsm3 .5781. 91500533 .485 2022-3-3048在在pm=57.3kPa壓強(qiáng)下，水的沸點(diǎn)為壓強(qiáng)下，水的沸點(diǎn)為84.3oC ，故因溶液靜壓頭而引起的液，故因溶液靜壓頭而引起的液溫升高：溫升高：Co2 . 41 .803 .84 溶液的實(shí)際溫度是：溶液的實(shí)際溫度是：Ctto2 .1249 .392 . 41 .80o實(shí)際傳熱溫度差：實(shí)際傳熱溫度差：CtTo3 .192 .1245 .143 理論溫度差：理論溫度差： T-to=143.5-80.1=63.4oC溫度差損失：溫度差損失：Co1 .442 . 49 .39 2

24、022-3-3049 設(shè)計型命題：設(shè)計型命題： 給定條件：給定條件：F , w0 , t0 , w 設(shè)計條件：加熱蒸汽的壓強(qiáng)及冷凝器的操作壓強(qiáng)（主要由可供使用的冷卻設(shè)計條件：加熱蒸汽的壓強(qiáng)及冷凝器的操作壓強(qiáng)（主要由可供使用的冷卻水溫度決定）；水溫度決定）； 計算目的：根據(jù)選用的蒸發(fā)器形式確定傳熱系數(shù)計算目的：根據(jù)選用的蒸發(fā)器形式確定傳熱系數(shù)K ，計算，計算A , D 。操作型命題：操作型命題： 已知條件：傳熱面積已知條件：傳熱面積A ，傳熱系數(shù)，傳熱系數(shù)K ，料液的進(jìn)口狀態(tài)，料液的進(jìn)口狀態(tài)w0與與 t0 ，完成液，完成液的濃度要求的濃度要求w ，加熱蒸汽的壓強(qiáng)和與冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)；，加熱蒸汽的壓

25、強(qiáng)和與冷凝器內(nèi)的壓強(qiáng)； 計算目的：料液處理量計算目的：料液處理量F 和加熱蒸汽消耗量和加熱蒸汽消耗量D 。2022-3-3050 例例7-2 單效蒸發(fā)器設(shè)計型計算單效蒸發(fā)器設(shè)計型計算 采用真空蒸發(fā)將質(zhì)量濃度為采用真空蒸發(fā)將質(zhì)量濃度為20%的的NaOH水溶液在上例的蒸發(fā)器中濃縮至水溶液在上例的蒸發(fā)器中濃縮至50%，進(jìn)料溫度為，進(jìn)料溫度為60oC，加料量為，加料量為1.5kg/s 。已知蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為。已知蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為1560W/(m2.K) ，操作條件同上例，求加熱蒸汽消耗量及蒸發(fā)器的傳熱面，操作條件同上例，求加熱蒸汽消耗量及蒸發(fā)器的傳熱面積。積。設(shè)蒸發(fā)器的熱損失為加熱蒸汽放熱量的設(shè)蒸

26、發(fā)器的熱損失為加熱蒸汽放熱量的3%。解：解：skgwwFW/9 . 05 . 02 . 015 . 110 蒸發(fā)器中溶液的沸點(diǎn)：蒸發(fā)器中溶液的沸點(diǎn)：Cttoo2 .1242 . 49 .391 .80原料液濃度原料液濃度20% 、60oC i0=220kJ/kg(圖圖7-15, P252)完成液濃度完成液濃度 50% 、124.2oC i=630kJ/kg水蒸氣表壓為水蒸氣表壓為0.3MPa r0=2138kJ/kg水蒸氣絕壓為水蒸氣絕壓為48.3kPa（蒸發(fā)室壓強(qiáng)）（蒸發(fā)室壓強(qiáng)） I=2643kJ/kg2022-3-3051 00003. 0DrWIiWFFiDr skgiIWiiFrD/1

27、7. 197. 0100加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性：加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性：769. 017. 19 . 0DW蒸發(fā)器的熱負(fù)荷：蒸發(fā)器的熱負(fù)荷：kWDrQ2501213817. 10所需傳熱面積：所需傳熱面積：23m1 .832 .1245 .1431560102501tKQA2022-3-3052 例：單效蒸發(fā)器操作型問題的計算例：單效蒸發(fā)器操作型問題的計算 有一傳熱面積為有一傳熱面積為30m2的單效蒸發(fā)器，將的單效蒸發(fā)器，將35oC 、 濃度為濃度為20%（wt）的）的NaOH溶液濃縮至溶液濃縮至50% 。已知加熱用飽和水蒸氣的壓力為。已知加熱用飽和水蒸氣的壓力為294kPa（絕壓），蒸發(fā)室（絕壓），蒸發(fā)

28、室壓力為壓力為19.6kPa（絕壓），溶液的沸點(diǎn)為（絕壓），溶液的沸點(diǎn)為100oC，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1000W/(m2.K)，熱損失可取傳熱量的，熱損失可取傳熱量的3%，試計算加熱蒸汽消耗量，試計算加熱蒸汽消耗量D和料液處和料液處理量理量F 。解：解： 水蒸氣絕壓水蒸氣絕壓294kPa , Ts=132.9oC , r0=2171.5kJ/kg , 蒸發(fā)室絕壓蒸發(fā)室絕壓19.6kPa , Ts=59.7oC , Is=2605kJ/kg ,二次蒸汽的焓二次蒸汽的焓 I=Is+cp(t-59.7)=2605+1.88(100-59.7)=2681kJ/kg1、加熱蒸汽的

29、用量：、加熱蒸汽的用量：skgrtTKArQDs/46. 05 .21711009 .132301000002022-3-3053 2、料液的處理量、料液的處理量料液料液 35oC , 20% (wt) i0=120kJ/kg 完成液完成液 100oC , 50%(wt) i=540kJ/kg 00003. 0DriIWiiFDr FFwwFW6 . 05 . 02 . 0110 54026816 . 01205405 .272146. 097. 0FF解得：解得：F=0.56kg/s W=0.6F=0.34kg/s2022-3-3054習(xí)題習(xí)題7-3(P256) 設(shè)計型問題設(shè)計型問題解：解：

30、hkgwwFW/3333%30%101500010 tTKDrtKQA 0 00005. 0DrWIiWFFiDr 0005. 01riIWiiFD 查：查：50oC 10% NaOH溶液，溶液， i0=170kJ/kg 90oC 30%NaOH溶液，溶液， i=350kJ/kg蒸發(fā)室內(nèi)絕對壓：蒸發(fā)室內(nèi)絕對壓：101.3-67=34.3kPa，水的沸點(diǎn)，水的沸點(diǎn)to=70.1oC，水的汽化潛熱，水的汽化潛熱rs=2324.5kJ/kg，30%NaOH水溶液的沸點(diǎn)：水溶液的沸點(diǎn)：t=90oC2022-3-3055加熱蒸汽絕對壓：加熱蒸汽絕對壓：101.3+50=151.3kPa , 查：查：T=111.1oC, r0=2239.4kJ/kg二次蒸汽的焓：二次蒸汽的焓：I=cp(t-to)+rs=1.88(90-70.1)+2324.5=2362.1kJ/kgkWiIWiiFDr246005. 01002306 .57901 .1112000102460mtTKDrtKQA習(xí)題習(xí)題3 設(shè)計型問題設(shè)計型問題837. 04 .2239/24603600/3333DW2022-3-3056 習(xí)習(xí)題題4 操操作型問