蒸发器(单效、多效蒸发).ppt

7 蒸发 概述 单效蒸发 多效蒸发 蒸发设备 1 概述(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。(2)蒸发的流程 2 概述(3)加热蒸汽和二次蒸汽蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气,而蒸发的物料大多是水溶液,蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别,将加热的蒸汽称为加热蒸汽,而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。(4)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 概述(5)蒸发操作的特点①沸点升高蒸发的物料是溶有不挥发溶质的溶液。由拉乌尔定律可知: 在相同温度下,其蒸汽压纯溶剂的为低,因此,在相同的压力下,溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。故当加热蒸汽温一定时, 蒸发溶液时的传热温差就比蒸发纯溶剂时来得小,而溶液的浓度越大,这种影响就越显著。②节约能源③物料的工艺特性本章的重点就是研究上述问题,同时还考虑从二次蒸汽中分离夹带液沫的问题。 4 单效蒸发 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分的蒸发量; ②热蒸汽消耗量; ③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。 5 单效蒸发的计算(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 wWF Fw)( 0??)1( 0w wFW??WF Fw w?? 0水分蒸发量: 完成液的浓度: 6 单效蒸发的计算(2)热量衡算对蒸发器作热量衡算,当加热蒸汽在饱和温度下排出时, 损Q Di WI iWF Fi DI s??????)( 0s损QiIWiiFiID ss??????)()()( 0式中——加热蒸汽消耗量, kg/s ; ,——加料液与完成液的温度, ℃; ,,——加料液,完成液和冷凝水的热焓, kJ/kg ; ,——二次蒸汽和加热蒸汽的热焓, kJ/kg 。式中热损失可视具体条件来取加热蒸汽放热量( )的某一百分数。 D 0t t 0ii siI sI 损Q 0 Dr (3) (4) 7 (2)热量衡算用以上两个式子进行计算时,必须预知溶液在一定浓度和温度下的焓。对于大多数物料的蒸发,可以不计溶液的浓缩热,而由比热求得其焓。习惯上取 0℃为基准,即 0℃时的焓为零,则有 0 *Tci s? 000000tctci??? ct cti???0 代入前面的两式得: 损Q FiID tss??????)()()( 008 (2)热量衡算为了避免使用不同溶液浓度下的比热,可以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系,即 0B0 *0)1(??? B *)1(???式中——水的比热, kJ/kg ; ——溶质的比热, kJ/kg 。*c Bc 9 (2)热量衡算由式( 3)或式( 4)可得加热蒸汽的消耗量为: ssiI QiIWiiFD??????损)()( 0ssiI Q ctIWtc ctFD??????损)()( 00①忽略浓缩热时②浓缩热且, r ctI?? 0riI ss?? 0 00)(r Q Wr tc ctFD 损???? 10