第七章蒸发7.1.1蒸发的定义7.1.3蒸发分类7.1.4蒸发操作的特点(1)溶液的沸点升高一定压强下，溶液的沸点较纯水高，两者之差，称为溶液的沸点升高。溶液沸点升高的计算公式：(2)传热温度差损失例：用476kN/m2（绝压）的水蒸气作为加热蒸汽（Ts=150℃），蒸发室内压力为1atm，蒸发30%的NaOH溶液，沸点为t=115℃，其最大传热温度差，用ΔtT来表示：ΔtT=Ts-T=150-100=50℃1）因溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失Δ′；（5-4）式中——常压下溶液的沸点升高，可由实验测定的tA值求得，℃；Δ′——操作条件下溶液的沸点升高，℃；f——校正系数，无因次。其经验计算式为：2)杜林规则当某压强下水的沸点tw=0时，则上式变为：液层内的溶液的沸点高于液面的，液层内部沸点与表面沸点之差即为因液柱静压强而引起的温度差损失。常根据平均压强pm查出纯水的相应沸点tpm，故因静压强而引起的温度差损失为：Δ″=tpm-tp′（5-11）采用多效蒸发时，二次蒸气在离开前一效蒸发室流往后一效加热室的过程中要克服管道的流动阻力，从而导致蒸汽温度下降。此项温度差损失与蒸汽的流速、物性和管道的尺寸有关，一般取0.5~1.5℃。单效蒸发的计算项目有：1）蒸发量；2）加热蒸气消耗量；3）蒸发器的传热面积加热室式中F—原料液流量W—蒸发量x0—原料液的质量组成x1—完成液的组成蒸发操作中，加热蒸气的热量一般用于将溶液加热至沸点，将水分蒸发为蒸气以及向周围散失的热量。对于某些溶液，如CaCl2、NaOH、H2SO4等水溶液稀释时释放出热量，则当其蒸发浓缩时应考虑供给和稀释热相当的浓缩热。式中D——加热蒸气的消耗量,kg/hH——加热蒸气的焓,kJ/kgh0——原料液的焓,kJ/kgH’——二次蒸气的焓,kJ/kgh1——完成液的焓,kJ/kghw——冷凝水的焓,kJ/kgQL——热损失,kJ/h若加热蒸气的冷凝液在蒸气的饱和温度下排除，则溶液的稀释热可以忽略时，溶液的焓可由比热算出，即h0=cp0(t-0)=cp0t0（5-15）h1=cp1(t-0)=cp1t1（5-16）hw=cpw(t-0)=cpwtw（5-17）计算溶液比热的经验公式为：Cp=cpw(1-x)+cpBx（5-19）为简化计算，上式中完成液的比热可用原料液的比热表示。上式即为完成液比热与原料液比热间的关系式。由于H-cpwT≈r(5-23)H΄-cpwt1≈r′(5-24)式中r——加热蒸气的汽化热，kJ/kg；r′——二次蒸气的汽化热，kJ/kg。若原料液预热至沸点再进入蒸发器，且忽略热损失，上式简化为：单效蒸发操作中e≈1，每蒸发1kg的水分约消耗1kg的加热蒸气（由于蒸汽的汽化热随压强变化不大，即r≈r′）；蒸发器的传热面积由传热速率公式计算，即：在蒸发过程中，加热两侧流体均处于恒温、变相状态下，故：垢层热阻值可按经验数值估算。管外侧的蒸气冷凝传热系数可按膜式冷凝传热系数公式计算，管内侧溶液沸腾传热系数则按管内沸腾传热系数关联式计算。例题有一传热面积为30m2的单效蒸发器，将35℃，浓度为20%（质量）的NaOH溶液浓缩至50%（质量）。已知加热用饱和水蒸气的压力为294kN/m2（绝压），蒸发室内压力为19.6kN/m2（绝压），溶液的沸点为100℃，又蒸发器的总传热系数为1000W/m2•k,热损失可取为传热量的3%，试计算加热蒸气消耗量D和料液处理量F。19.6kN/m2（绝压）时：蒸气的焓H*=2605kJ/kg饱和温度T′=59.7℃二次蒸气的焓H′=2605+1.88×(100-59.7)=2681kJ/kg,(1.88为水蒸气的比热,kJ/kg·k)(2)料液流量F(3)不考虑溶液的浓缩热时，求料液流量。此例的2、3两项计算结果表明，蒸发面积相同时，不考虑浓缩热所得料液处理量要比实际情况约高6%。蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量表示。其生产能力的大小取决于通过传热面积的传热速率Q，因此也可以用蒸发器的传热速率来衡量生产能力。进料状况影响蒸发器的生产能力：蒸发器的生产强度是指单位传热面积上单位时间内蒸发的水量，单位为kg/(m2·h)，常采用生产强度U作为衡量蒸发器性能的标准。传热温度差主要取决于加热蒸气和冷凝器中二次蒸气的压强。一般来说，增大总传热系数是提高蒸发器生产强度的主要途径。效数(1)顺流法原料液料液与蒸气流动方向相反。原料由末效进入，用泵依次输送至前效，完成液由第一效底部取出。加热蒸气的流向仍是由第一效顺序至末效。原料液效数多时，也可采用顺流和逆流并用的操作，称为混流法，这种流程可协调两种流程的优缺点，适于粘度极高料液的浓缩。原料液特点：溶液在蒸发器内作连续的