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蒸发

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第五章蒸发
一、选择题
1.以下蒸发器属于自然循环型蒸发器的是（）蒸发器。

A.强制循环型
B.升膜
C.浸没燃烧
D.外热式
2.与加压、常压蒸发器相比，采用真空蒸发可使蒸发器的传热面积（），温度差（），
总传热系数（）。

A.增大
B.减小
C.不变
D.不确定
3.蒸发操作能持续进行的必要条件是( )。

A.热能的不断供应，冷凝水的及时排除。

B.热能的不断供应，生成蒸气的不断排除。

C.把二次蒸气通入下一效作为热源蒸气。

D.采用多效操作，通常使用2-3效。

4.蒸发操作通常采用( )加热。

A.电加热法
B.烟道气加热
C.直接水蒸气加热
D.间接饱和水蒸气加热
5.以下哪一条不是减压蒸发的优点( )。

A.可以利用低压蒸气或废汽作为加热剂
B.可用以浓缩不耐高温的溶液
C.可减少蒸发器的热损失
D.可以自动地使溶液流到下一效，不需泵输送
6.多效蒸发流程通常有三种方式，以下哪一种是错误的( )。

A.顺流
B.逆流
C.错流
D.平流
7..中央循环管式蒸发器中液体的流动称为( )。

A.自然循环
B.强制循环
C.自然沸腾
D.强制沸腾
8..蒸发操作中，二次蒸气的冷凝通常采用( )。

A.间壁式冷凝
B.混合式冷凝
C.蓄热式冷凝
D.自然冷凝
9.单效蒸发器计算中D／W 称为单位蒸汽消耗量，如原料液的沸点为393K，下列哪种情况
D／W最大? ( )。

A.原料液在293K时加入蒸发器
B.原料液在390K时加入蒸发器
C.原料液在393K时加入蒸发器
D.原料液在395K时加入蒸发器
10.蒸发过程温度差损失之一是由于溶质存在，使溶液（）所致。

A.沸点升高
B.沸点降低
C.蒸汽压升高
11.属于单程型的蒸发器是（）。

A、中央循环管式蒸发器
B、外热式蒸发器
C、降膜蒸发器
D、悬筐式蒸发器
二、填空题
1.蒸发操作所用的设备称为________。

2.蒸发操作中，加热溶液用的蒸汽称为________，蒸发出的蒸汽称为________。

3.按二次蒸汽是否被利用，蒸发分为________和________；按操作压强大小，蒸发分为
________、________和________；按蒸发方式不同，蒸发分为________和________。

4.蒸发过程中，溶剂的气化速率由________速率控制。

5.蒸发溶液时的温度差损失在数值上恰等于________的值。

6.蒸发操作时，引起温度差损失的原因有________、________和________。

7.杜林规则说明溶液的沸点与同压强下标准溶液的沸点间呈________关系。

8.20％NaOH水溶液在101.33kPa时因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失为________。

9.单效蒸发的计算利用________、________和________三种关系。

10.当稀释热可以忽略时，溶液的焓可以由________计算。

11.单位蒸汽消耗量是指________，它时衡量________的指标。

12.单位蒸汽消耗量愈________，蒸发装置的经济效益愈好。

13.蒸发器的传热速率愈大，则生产能力愈________。

14.多效蒸发中，效数愈多，则单位蒸汽消耗量愈________。

15.多效蒸发的操作流程有________、________和________。

16.多效并流蒸发流程适于处理________的溶液。

17.多效逆流蒸发流程适于处理________的溶液。

18.多效平流蒸发流程适于处理________的溶液。

19.为提高蒸发器的生产能力，可采用________的方法。

20.提高蒸发器的生产强度的措施有________和________。

21.加热蒸汽提供的热量用于________、________、________和________。

22.溶液的流向与蒸汽相同的多效蒸发流程称为。

23.杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比
值为。

24.蒸发操作得以实现的主要条件是________________的不断导入，及
________________________________________________。

三、判断题
1.一般逆流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。

（）
2.杜林规则认为，一定浓度的某溶液在两不同压强下的沸点差与对应压强下水的沸点差的比
值为2。

（）
3.一般并流加料法多效蒸发流程适合于粘度随温度和浓度变化较大的溶液的蒸发。

（）
4.△’是指由于溶质的存在而引起的温度差损失。

（）
四、计算题
1.常压单效蒸发中，每小时将10000kg的某水溶液从5％浓缩到25％。

原料液温度为40
摄氏度，分离室的真空度为60kPa，加热蒸汽压强为120kPa，蒸发器的管外总传热系数为2000W/(m2.℃)，溶液的平均比热为3.6kJ/(kg.℃)，操作条件下溶液的各种温度差损失为15℃，忽略热损失。

求（1）水分蒸发量；（2）加热蒸汽消耗量；（3）蒸发器的传热面积。

2.进料量为9000kg/h，浓度为1%（质量分率）的盐溶液在40℃下进入单效蒸发器并被浓
缩到1.5%。

蒸发器传热面积为39.1平方米，蒸发室绝对压强为0.04MPa（该压力下水的蒸发潜热r'=2318.6kJ/kg），加热蒸汽温度为110℃（该饱和温度下水的蒸发潜热
r=2232k J/kg）。

由于溶液很稀，假设溶液的沸点和水的沸点相同，0.04MPa下水的沸点为75.4℃，料液的比热近似于水的比热，Ｃｐ＝4.174kJ/kg·K。

求蒸发量、浓缩液量、加热蒸汽量和加热室的传热系数K。

如进料量增加为12000kg/h，传热系数、加热蒸汽压强、蒸发室压强、进料温度和浓度均不变的情况下，蒸发量、浓缩液量和浓缩液浓度又为多少？均不考虑热损失。

五、简答题
1.蒸发操作得以进行的基本条件是什么？。

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第四章-蒸发

第四章-蒸发


法除去，否则不但损失物料，而且会对冷凝设备、蒸发器的传热面产生 污染，降低热流量
二、影响蒸发效率的因素

生产强度：单位时间、单位传热面积上所蒸发的溶剂或水Βιβλιοθήκη 量。（表示蒸发设备的效率）
W K t m U A i t
U——生产强度；W——蒸发量；A——蒸发器的传热面积
K——蒸发器的传热总系数；△tm——加热蒸汽饱和温度与溶液沸点之差
原理：料液预热到接近沸点时由
蒸发器底部送入，进入加热管时
立即受热沸腾汽化，溶液在高速 上升的二次蒸汽带动下，沿管壁 边呈膜状向上流动边蒸发。到达 分离室后，完成液与二次蒸汽分 离后由分离室底部排出。
气冷凝所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、物料及冷却
水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和温度下的水蒸气等，冷凝器后必 须安真空装置才能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷射泵、 水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。
4、 常用的蒸发设备
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶 液浓度接近于完成液浓度。
3 ）外热式蒸发器
操作流程（通常采用真空蒸发工艺）

先开真空阀，抽至一定真空度，
进料，关闭进料阀；

开启蒸气阀门，加热；

抽样检查，达到规定的浓缩程度
后，关闭真空系统，蒸气阀门， 室内恢复常压后，打开放料阀。
3 ）外热式蒸发器
优点：

降低了整个蒸发器的高度，便于 清洗和更换；

循环速度较高，使得对流传热系 数提高；
有利于蒸发进行。 有效成分耐热，溶剂无毒、无害、不易燃烧、无 经济价值者可用此方法。
（一）常用蒸发方法
蒸发工作原理

蒸发工作原理

蒸发工作原理
蒸发是指液体在加热的过程中变为气体的物理过程。

蒸发的工作原理来自于液体分子的热运动。

当加热液体时，液体分子的平均动能将增加，部分分子的动能超过液体表面的张力，从而逃离液体表面成为气体分子。

这些逃离的分子通过不断碰撞气体分子，在容器内形成一定压强的气体。

蒸发只发生在液体表面上的分子，因此液体表面的温度会降低。

这是因为当有一部分液体分子蒸发成气体并离开表面后，表面的分子总能量减小，从而使表面密度减小，压力减小，温度降低。

这也是为什么我们感到湿冷的原因，因为液体的蒸发会吸走周围的热量。

蒸发速率取决于液体的性质、温度、表面积和环境的湿度。

较高的温度、较大的表面积或较低的环境湿度都会增加蒸发速率。

蒸发在日常生活中有广泛的应用。

例如，在做饭时，水蒸发会带走食物中的热量，使之熟烂。

在干衣机中，加热空气使湿衣物中的水分蒸发并排出机外。

此外，蒸发还被应用于水净化、淡化海水、制冷等领域。

蒸发的概念

蒸发的概念

蒸发的概念
蒸发一直是一种自然现象，它也是大气现象的重要组成部分。

它提供了潮湿的气体吹向更干燥的空气中，降低了大气中水蒸气的浓度。

蒸发是由液体吸收热能变为气态所产生的，只有在液体吸收热能的同时，气态才会变为液态。

它有助于保持大气的湿度，也可以在天气模式发生变化的时候起到一定的作用。

蒸发是一种平衡状态，当一个物质处于高温低湿度的环境中，这个物质的蒸发概率会比它在低温高湿度的环境中蒸发的概率高。

这是因为，在高温低湿度的环境中，每单位气体的湿度比其他气体低，因此它更容易蒸发。

此外，当空气在高温低湿度的环境中被加热，空气中水分会更容易蒸发，从而让空气更加干燥。

大气中的水蒸气是空气中最重要的物质之一，它可以提供大气环境所需要的湿度，进而影响空气温度，而空气温度又影响大气环境中的湿度，从而形成一个稳定的平衡。

因此，蒸发在大气的湿度控制中起着重要的作用。

蒸发不仅会影响大气湿度，还会影响地表温度，当潮湿的气体吹向更干燥的空气中，空气温度会降低。

此外，蒸发还可以降低空气温度，从而降低空气中的湿度，从而影响大气的湿度。

由于蒸发可以减少空气中的水蒸气，因此也可以减少空气中污染物的浓度，促进大气质量的改善。

蒸发也有它的不足之处，例如，蒸发过程会吸收大量的热量，因此可以导致气温的骤降，从而导致冰雹的发生，这会对植物产生负面
影响，从而导致作物的损失。

总而言之，蒸发是一种自然现象，它对大气环境的湿度有着重要的影响，但它也有它不利的一面，因此在利用蒸发来控制大气环境时，应该正确理解其作用，使之合理运用。

蒸发的方式及流程

蒸发的方式及流程

.2蒸发的方式及流程
第五章 蒸发
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蒸发是分离液相均一系（溶液）的单元操作之一。这种操作是将溶液加热，使其中部分（或全部）溶剂气化并不断除去，以提高溶液中的溶质浓度。被蒸发的溶液由挥发性的溶剂和不挥发的溶质所组成，因此蒸发也是挥发性溶剂和不挥发溶质的分离过程。用来实现蒸发操作的设备称为蒸发器。
*
图5-11 单中，从溶液中蒸发出来的溶剂量可通过物料衡算来确定。 现对图5-11所示的单效蒸发器作溶质的物料衡算。进入和离开蒸发器的溶质量不变，
即： 由此可求得溶剂的蒸发量为： 完成液的浓度为： 式中：F—溶液的进料量(kg/h)； W—溶剂的蒸发量(kg/h)； xw0—原料液中溶质的质量分率； 的概念 将几个蒸发器顺次连接起来协同操作以实现二次蒸汽的再利用，从而提高加热蒸汽利用率的操作，称为多效蒸发。每一个蒸发器称为一效。通入加热蒸汽(生蒸汽)的蒸发器称为第一效。用第一效的二次蒸汽作为加热蒸汽的蒸发器称为第二效，用第二效的二次蒸汽作为加热蒸汽的蒸发器称为第三效，依此类推。 多效蒸发的流程 顺流加料 逆流加料 平流加料
*
图5-4 在垂直加热管内汽、液两相的流动状态
料液在加热管内沸腾和流动情况对长管蒸发器的蒸发效果有很大时进入加热管，料液被加热，温度上升，料液因在管壁与中心受热程度不同而产生自然对流，此时尚未沸腾，溶液为如图5-4（a）所示的单相流动；当温度升高至沸点时，溶液沸腾而产生大量气泡，如图5-4（b）所示，气泡分散于连续的液相中，此时管内开始两相流动；随着气泡生成数量的增多，由于许多气泡汇合而增大形成如图5-4（c）所示的片状流；气泡进一步增大形成如图5-4（d）所示的柱状流动或称气栓；继而柱栓破裂，而形成如图5-4（e）所示的环状流动体系；此后在管子中央形成蒸汽柱，上升的蒸汽柱将料液拉曳成如图5-4（f）所示的一层液膜沿管壁迅速上升；随着上升气速进一步增大，则由于雾沫夹带，在蒸汽柱内形成如图5-4（g）、（h）所示的带有液体雾沫的喷雾流。在上述现象中，以柱状流动的传热系数最大，因此操作时希望使柱状流占整个管长的比例尽量增大。