第五章蒸发（1）蒸发操作的目的①获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。②脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加以冷却，析出固体产物，即采用蒸发，结晶的联合操作以获得固体溶质。③除杂质，获得纯净的溶剂。④同时制备浓溶液和回收溶剂。（2）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（3）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。③间歇蒸发和连续蒸发（4）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。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③泡沫夹带二次蒸汽中常夹带大量液沫，冷凝前必须设法除去，否则不但损失物料，而且会污染设备。④能源利用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。5.1蒸发器(evaporator)的结构蒸发设备中包括蒸发器和辅助设备。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。①中央循环管式蒸发器②悬筐式蒸发器③外加热式（加热室与蒸发室分开）④强制循环蒸发器(forcedcirculationevaporator)（2）膜式（单程型）蒸发器特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。2024/10/3②降膜式蒸发器5.1.2蒸发器的辅助装置（2）冷凝器和真空装置第五章蒸发蒸发器中的传热温差：Δtm=（Ts-t）加热蒸汽的温度：Ts（若为150℃）蒸发室的压力为1atm而蒸发的又是水：t=T=100℃此时的传热温差最大，用ΔtT表示：温度差损失的原因：①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，致使溶液的沸点比纯溶剂（水）高；②蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管时产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。溶液的沸点也可用杜林规则计算：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：如图为不同浓度NaOH水溶液的沸点与对应压强下纯水的沸点的关系，由图可以看出，当NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线为一条对角线，即水的沸点线，其它浓度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。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。（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：在多效蒸发中，二次蒸汽流到下一效的过程中为克服管道阻力使压强降低，引起二次蒸汽的温度降低，由此引起的温度差损失为。5.2.2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。（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（2）热量衡算①溶液的稀释液不可忽略时：对蒸发器作热量衡算②溶液的稀释液可以忽略时，溶液的焓可由比热容算出焓值的计算：习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有式中——水的比热，kJ/kg·K；——溶质的比热，kJ/kg·K。上面公式可以简化为：③沸点进料，t0=t1，并忽略热损失和溶液浓度较低时，cp1=cp0，则（3）蒸发器传热面积的计算①管外蒸汽冷凝热阻一般很小，但须注意及时排除加热室中不凝性气体，否则不凝性气体在加热室内不断积累，将使此项热阻明显增加；②管壁热阻一般可以忽略；③管内壁液一侧的垢层热阻取决于溶液的性质及管内液体的运动状况。降低垢层热阻的方法是定期清理加热管，加快流体的循环速度，或加入微量阻垢剂以延缓形成垢层；在处理有结晶析出的物料时可加入少量晶种，使结晶尽可能地在溶液的主体中，而不是在加热面上析出；④管内沸腾给热阻主要决定于沸腾液体的流动情况。（4）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，x1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S及加热蒸汽用量D。5.2.3、蒸发器的生产能力与生产强度由式可知，若蒸发操作的压力一定，则二次蒸气的汽化热r’也可视为常数，因此，欲提高蒸发器的生产强度，主要途径是提高总传热系数K