第五章蒸发要求：1.了解蒸发器的结构及选型；2.掌握温度差损失的计算、单效蒸发的计算及蒸发器的生产能力和生产强度；3.了解多效蒸发流程及计算；4.掌握多效蒸发与单效蒸发的比较；5.了解蒸发器的工艺设计。重点：1.温度差损失的计算、单效蒸发的计算；2.多效蒸发与单效蒸发的比较。蒸发：使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。5加压蒸发常压蒸发真空蒸发真空蒸发的特点：溶液沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源；对相同压强的加热蒸汽，可提高传热总温度差；溶液的粘度加大，总传热系数降低；对减压系统，系统的投资费和操作费增加。蒸发过程的特点：（1）传热性质：热、冷流体都发生相变。（2）溶液性质：蒸发过程中有结晶吸出、易结垢、产生泡沫、粘度变化大、有腐蚀性。（3）溶液沸点的改变（4）泡沫夹带：二次蒸汽中常挟带大量泡沫。（5）能源利用：如何利用二次蒸汽的能量。5.1蒸发设备1.循环型（非膜式）蒸发器1）中央循环管式（标准式）蒸发器中央循环管截面积一般为加热管总截面积的40～100%，循环速度：0.4～0.5m/s以下，适宜用于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液。112）悬筐式蒸发器环形截面积一般为加热管总截面积的100～150%，循环速度：1.0～1.5m/s之间，适宜用于蒸发有晶体的溶液。缺点是设备耗材量大、占地面大、加热管内的溶液滞留量大。133）外热式蒸发器加热管长径比为50～100，循环速度：可达1.5m/s。154）列文蒸发器循环管截面积一般为加热管总截面积的200～350%，阻力小，循环速度高达2.0～3.0m/s，适宜处理晶体析出或易结垢的溶液。175）强制循环蒸发器循环速度高达2.0～5.0m/s。处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。192.膜式式（单程型）蒸发器1）升膜蒸发器：加热管长径比为100～150，管径为25～50mm。二次蒸汽在加热管内的速度为20～50m/s，减压下为：100～160m/s。处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。212）降膜式蒸发器处理粘度较大的溶液、热敏性物料。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。3）升—降膜蒸发器处理粘度变化大的溶液。4）刮板搅拌薄膜蒸发器叶片边缘与管内壁的间隙为0.25～1.5mm。处理高粘度、易结晶、易结垢或热敏性溶液。结构复杂、动力消耗大。253.直接加热蒸发器4.蒸发器的改进与发展1）开发新型蒸发器2）改善蒸发器内液体的流动状况3）改进溶液的性质5.1.2蒸发器的辅助设备295.1.3蒸发器的选型5.2单效蒸发2.传热的温度差损失tT-t=tT：理论上传热的温度差，oC；t：实际传热的温度差，oC。蒸发过程温度差损失的原因：（1）溶液的饱和蒸汽压下降；（2）加热管内液柱静压强；（3）管路流体阻力（多效蒸发）1）由于溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失1352）由于加热管内液柱静压强而引起的温度差损失113）由于管路流体阻力而引起的温度差损失1115.2.2单效蒸发的计算391.蒸发量W若加热蒸汽的冷凝液在蒸汽的饱和温度下排除，则：422）溶液的稀释热可以忽略时溶液的焓可以由比热算出，则：若原料液预热至沸点再进入蒸发器，且热损失可忽略，则：3.传热面积S04.管内沸腾传热系数的关联式1）标准型蒸发器3）升膜蒸发器5.2.3蒸发器的生产能力和生产强度2.蒸发器的生产强度生产强度：单位传热面积上单位时间内的蒸发量，单位：kg/(m2﹒h)强化途径：（1）适量增大传热温度差加热蒸汽最高压强：300～500kPa冷凝器最低压强：10～20kPa（2）增大总传热系数溶液沸腾传热系数、污垢热阻5.3多效蒸发5.3.1多效蒸发的操作流程532.逆流加料法的蒸发流程优点：各效的总传热系数大致相同。缺点：需要泵；二次蒸汽量较小。适用场合：处理粘度随温度和浓度变化较大的溶液，不宜处理热敏性的溶液。553.平流加料法的蒸发流程处理有结晶吸出的溶液。5.3.2多效蒸发的计算581.基本关系1）物料衡算对整个蒸发系统作溶质衡算，可得：对任一效作溶质衡算，可得：2）焓衡算以00C的液体为基准，忽略热损失，可得：第一效：第i效：3）总有效温度差t及各效溶液的沸点4）有效温度差在各效中的分配以三效为例：652.多效蒸发计算举例例题：（自学）5.3.3多效蒸发和单效蒸发的比较682.经济性3.蒸发器的生产能力和生产强度由于多效蒸发时的温度差损失较单效时要大，故多效蒸发时的生产能力较小。由于多效蒸发面积、温度差损失大，故多效蒸发时的生产强度较小。