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单效蒸发
单效蒸发的计算
(1) 物料衡算
已知进料的浓度w0 、温度t0、进料量F,完成液的浓度w1 ,加热蒸汽压力和冷凝器的压力,
求:
①水份蒸发量W;
②加热蒸汽消耗量D;
③蒸发器的传热面积A;
(2)热量衡算
①忽略浓缩热
②溶液的浓缩热不可忽略
(3)蒸发器传热面积A的计算
2 蒸发设备中的温度差损失
蒸发设备中的传热温度差Δt = Ts-t。Ts 为加热蒸汽的温度(如 300kPa 的蒸汽,温度为 ℃), t 为溶液的沸点。
若蒸发室内压力为 1atm,蒸发的是水(其沸点T为100℃),则:ΔtT = Ts-T = -100 = ℃
如蒸发的为 30% NaOH 溶液,其沸点为 115℃,
则:Δt = Ts-t = - 115 = ℃。
温度差损失Δ=ΔtT-Δt = (Ts-T) - (Ts-t ) = t-T =115-100=15℃
溶液的沸点 t = T+Δ,有效传热温度差Δt = ΔtT –Δ= -15= ℃
温度差损失原因:
〈1〉溶液的沸点升高
〈2〉蒸发器中液柱静压头的影响
〈3〉流体摩擦阻力损失
⑴溶液的沸点升高与杜林规则
杜林(Duhring)规则:溶液的沸点与同压力下溶剂的沸点成线性关系。
例1:蒸发浓度 50% NaOH 溶液,若蒸发室压力分别为 1atm kN/m2(绝压),试求△′。
解:1 atm 水的沸点为100 ℃,查图 5-15 (p180 ) 50% NaOH 溶液的沸点为 142 ℃, kPa 水的沸点为 ℃,查得 50% NaOH 溶液的沸点为 100℃
⑵液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响
加热管内的溶液压强高于液面上方的压强(即蒸发室内的压强 P)
取加热管内溶液平均深度 L/2处的压强为:
蒸发器中的传热温度差为:
真空蒸发的特点
优点:⑴在减压下溶液的沸点较在常压下的为低,因此可以
提高加热蒸汽与沸腾液体间的温度差,于是可相应
减小蒸发器的传热面积。
⑵可以利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽。
⑶可用来浓缩不耐高温的溶液。
⑷由于溶液的沸点降低,蒸发器损失于外界的热量较小。
缺点:(1)沸点的降低使粘度上升,传热系数下降
(2 )需要添加真空设备和一定量的动力费。
单效蒸发的计算(注意方程的灵活运用):
操作型问题:
已知:A, w0 , t0 , w1,加热蒸汽的压强和冷凝器的操作压强,求:由选定的K计算 F 和 D。,.
设计型问题:已知:F, K, w0 , t0, w1, ,加热蒸汽的压强和冷凝器的操作压强,核算 A 和 D。
例2