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单效蒸发
物料衡算
目的:计算蒸发水量和完成液浓度
对溶质:
加热蒸汽
qmv,T,H
料液
qm0,w0,
t0 ,c0 ,h0
二次蒸汽
qmwT’,H’
完成液
qm0-qmw,w,
t,c,h
蒸汽冷凝水qmv,T,hw
加热室
单效蒸发的物料衡算,热量衡算示意图
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热量衡算
目的:计算生蒸汽消耗量
(1) 热量衡算式
加热蒸汽
qmv,T,H
料液
qm0,w0,
t0 ,c0 ,h0
二次蒸汽
qmwT’,H’
完成液
qm0-qmw,w,
t,c,h
蒸汽冷凝水qmv,T,hw
加热室
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(2) 热量衡算式的简化
忽略溶解热、稀释热时,溶液的热焓和比热容取质量平均,
以0C为热焓基准,则有:
代入热流量公式得:
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若沸点进料,忽略热损失时,
加热蒸汽消耗量:
生蒸汽的经济性(经济程度)qmw/qmv
* 蒸发操作重要经济指标之一,反映蒸发操作能耗的大小;
* 实际由于沸点升高和热损失,单效蒸发 qmw/qmv ≈ 。
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(3) 焓浓图
溶解热、稀释热不能忽略时,用平均比热计算误差很大,此时,生蒸汽消耗量可用焓浓图计算。
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蒸发器的传热面积
由蒸发器的传热方程得:
(1) 传热度温差在蒸发器中,管外为蒸气冷凝,温度恒定为T,管内为溶液沸腾,温度也多为定值,可视为恒温差传热,故
(2) 传热系数
蒸发器的传热系数K,目前主要还是根据现场实测数据来选定。
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常见蒸发器管内表面传热系数hi的经验关联:
普通自然循环蒸发器:
强制循环蒸发器:
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升膜式蒸发器:
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(3 )蒸发器的生产能力和生产强度
生产能力——为单位时间蒸发水分的质量,由于它主要取决于
过程的热流量,所以常又以热流量来衡量蒸发器
的生产能力。
生产强度——为单位传热面积的生产能力,以U表示单位为
kg/(㎡h)
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溶液的沸点升高和传热温差损失
(1) 溶液的沸点和温度差损失
溶液沸点> 二次蒸汽饱和温度
①引起沸点升高的原因
a)溶质存在,使溶液饱和蒸汽压降低;
溶液沸点> 相同压力下水沸点;
b)维持一定液位,液柱作用使下部溶液沸点上升;
即:液柱静压头引起沸点升高。
c)二次蒸汽从蒸发室流向冷凝器时,由于存在阻力而压力降低
使冷凝器中二次蒸汽温度低于室中二次蒸汽的温度。
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