单效蒸发及其计算.ppt

单效蒸发徐州工业职业技术学院张旭光溶液的沸点升高: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。稀溶液或有机溶液沸点升高值较小,无机盐溶液较大。对于同一种溶液,沸点升高值随溶液浓度及蒸发器内液柱高度而异,浓度越大,液柱越高,沸点升高值越大。一、溶液的沸点升高和温度差损失溶液沸点升高的计算公式:式中Δ——溶液的沸点升高,℃t——溶液的沸点,℃T/——与溶液压强相等时水的沸点,即二次蒸气的饱和温度,℃(5-1)传热温度差损失:在一定操作压强条件下溶液的沸点升高。式中Δt——传热的有效温度差,℃ΔtT——理论上的传热温度差,℃t——溶液的沸点,℃T——纯水在操作沸点,℃Ts——加热蒸气的温度,℃计算公式为:Δt=Ts-tΔtT=Ts-TΔ=ΔtT-Δt(5-2)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℃有效温度差为:Δt=Ts-t=150-115=35℃则温度差损失为:Δ=ΔtT-Δt=(Ts-T)-(Ts-t)=t-T=15℃即传热温度差损失等于溶液的沸点与同压下水的沸点之差。只有求得Δ,才可求得溶液的沸点t(=T+Δ)和有效传热温度差Δt(=ΔtT-Δ)。(1)因溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失Δ′;(3)因管路流体阻力而引起的温度差损失。(2)因加热管内液柱静压强而引起的温度差损失Δ″;总温度差损失为:(5-3)蒸发过程中引起温度差损失的原因有:(5-4)式中tA——溶液沸点,℃,主要与溶液的类别、浓度及操作压强有关。T′——与溶液压强相等时水的沸点,即二次蒸气的饱和温度,℃在文献和手册中,可以查到常压(1atm)下某些溶液在不同浓度时的沸点数据。非常压下的溶液沸点则需计算,估算方法有两种。1溶液的蒸汽压下降引起的温度差损失式中——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:式中T′——操作压强下二次蒸气的温度,℃;r′——操作压强下二次蒸气的汽化热,kJ/kg。(1)(5-5)(5-6)(2)杜林规则该规则认为:某溶液(或液体)在两种不同压力下两沸点之差与另一标准液体在相应压力下两沸点之差,其比值为一常数,即式中tA、tw—分别为压强pM下溶液的沸点与纯水的沸点,℃tA′、tw′—分别为压强pN下溶液的沸点与纯水的沸点,℃一定浓度下溶液的沸点与相同压强下水的沸点呈直线关系,可以利用杜林线求不同浓度的溶液在任一压力下的沸点。(5-7)当某压强下水的沸点tw=0时,则上式变为:式中ym——杜林线的截距,℃注意:不同浓度的杜林线是不平行的,斜率k与截距ym都是溶液质量浓度x的函数。对NaOH水溶液,k、ym与x的关系为:k=1+(5-9a)ym=-(5-9b)式中x——溶液的质量浓度(5-8)