25 蒸发器 蒸发操作的经济性

第五章习题解答1. 什么样的溶液适合进行蒸发？答：在蒸发操作中被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶剂的溶液。

只要是在蒸发过程中溶质不发生汽化的溶液都可以。

2. 什么叫蒸发？为什么蒸发通常在沸点下进行？答：使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发。

在蒸发操作过程中物料通常处于相变状态，故蒸发通常在沸点下进行。

3. 什么叫真空蒸发？有何特点？答：真空蒸发又称减压蒸发，是在低于大气压力下进行蒸发操作的蒸发处理方法。

将二次蒸汽经过冷凝器后排出，这时蒸发器内的二次蒸汽即可形成负压。

操作时为密闭设备，生产效率高，操作条件好。

真空蒸发的特点在于：①操作压力降低使溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源；②对相同压强的加热蒸汽而言，溶液的沸点随所处的压强减小而降低，可以提高传热总温度差；但与此同时，溶液的浓度加大，使总传热系数下降；③真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的投资费和操作费提高。

4. 与传热过程相比，蒸发过程有哪些特点？答：①传热性质为壁面两侧流体均有相变的恒温传热过程。

②有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢或产生泡沫、高温下易分解或聚合；溶液的浓度在蒸发过程中逐渐增大、腐蚀性逐渐增强。

二次蒸汽易挟带泡沫。

③在相同的操作压强下，溶液的沸点要比纯溶剂的沸点高，且一般随浓度的增大而升高，从而造成有效传热温差减小。

④减少加热蒸汽的使用量及再利用二次蒸汽的冷凝热、冷凝水的显热是蒸发操作过程中应考虑的节能问题。

5. 单效蒸发中，蒸发水量、生蒸气用量如何计算？答：蒸发器单位时间内从溶液中蒸发出的水分质量，可用热负荷来表示。

也可作物料衡算求得。

在蒸发操作中，加热蒸汽冷凝所放出的热量消耗于将溶液加热至沸点、将水分蒸发成蒸汽及向周围散失的热量。

蒸汽的消耗量可通过热量衡算来确定。

6. 何谓温度差损失？温度差损失有几种？答：溶液的沸点温度t往往高于二次蒸汽的温度T’，将溶液的沸点温度t 与二次蒸汽的温度T'之间的差值，称为温度差损失。

化工原理试卷1一、填空题（24分）：1、（3分）理想流体与实际流体的区别是。

2、（3分）减少流体在管路中流动阻力Σh f的措施有：__________________________________________，__________________________ ，____________ ___。

3、（3分）当不可压缩流体在水平放置的变径管路中作稳态的连续流动时，在管子直径缩小的地方，其静压强。

（增大、不变、减小）4、（3分）一旋风分离器所分离颗粒最小临界直径为50μm，用其来分离粒度范围在20μm—50μm的粉尘，理论上其分离效率应该是。

5、（4分）在离心泵正常工作范围内，若将泵出口调节阀关小，则离心泵的轴功率，压头将，出口管路上的压力表读数将，入口管路上的真空表读数将。

（增大、不变、减小）6、（4分）一包有石棉泥保温层的蒸汽管道，当石棉受潮后其保温效果将，主要原因是7、（4分）蒸发强度是指。

二、选择题（15分，每题3分）：1、对同一种流体来说，如果流体流速发生变化导致层流底层变薄，则（）A、近壁面流体速度梯度变小B、流动阻力变小C、流动阻力变大D、流体湍动程度变小2、离心泵将液体从低处送到某一高度的垂直距离称之为（）A、扬程B、升扬高度C、吸液高度D、泵进出口高度3、恒压过滤时，如介质阻力不计，过滤时间减半，其它条件均不改变，则所获得的滤液量（）/1倍 D、为原来的1/2倍A、为原来的1/3倍B、为原来的2倍C、为原来的24、流体与固体壁面间的对流传热，当热量通过滞流内层时，主要是以（）方式进行的。

A、热传导B、热对流C、热辐射D、以上都是5、蒸发操作的经济性取决于（）A、生产能力B、加热蒸汽的利用率C、加热蒸汽的温度D、蒸发强度三、简答题（10分）：1. 要提高传热系数K，为什么要着重提高给热系数小的一侧？请进行简要分析。

四、计算题（51分，每题17分）：1、有一输水系统如图所示，输水管直径为Φ45×2.5mm，己知管路摩擦损失Σh f为 3.2u2/2，u为管路内水的流速，求水的流量。

将溶液加热，使其中部分溶剂气化并不断去除，以提高溶液中的溶质浓度的过程即蒸发。

一、蒸发原理与目的蒸发原理:蒸发是溶液浓缩的单元操作。

它采用加热的方法，使溶有不挥发性溶质的溶液沸腾，其中的部分溶剂被气化除去，而溶液得到浓缩。

蒸发目的：1. 制取浓缩产品--如浓缩果汁、蔬菜汁。

2. 获得饱和溶液，冷却后使溶质结晶--味精、白糖、精制盐。

3. 制取纯溶剂--蒸馏水、海水淡化等。

从目的看：是使溶剂和溶质分离，属化工分离，传质过程。

从机理看：溶剂分离出来的速率直接取决于供热量或供热速率，属传热过程。

二、基本流程图热源：水蒸汽，一般称为加热蒸汽。

二次蒸汽：当蒸发的物料为水溶液时，蒸发产生的溶剂蒸汽，亦称为水蒸气。

注意：加热蒸汽温度高于二次蒸汽温度。

料液、加热蒸汽分别在管内、管外流动。

二次蒸汽是否利用可将操作分为单效或多效蒸发。

蒸发过程进行的必要条件:不断提供热源(加热蒸汽);不断排除二次蒸汽。

三、蒸发过程的特点与方法特点：(1) 传热性质传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。

(2) 溶液特性有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性等。

(3) 溶液沸点的改变由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。

因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。

溶液的沸点升高导致蒸发的传热温度差的降低。

(4) 泡沫夹带二次蒸汽常夹带大量液沫，须除去。

(5) 能源利用利用二次蒸汽产生的潜热是须考虑。

食品工业蒸发的特点1.热敏性要求低温短时,采用真空蒸发器及液膜式蒸发器2.腐蚀性设备防腐,不锈钢3.粘稠性采用外力强制循环或加搅拌4.发泡性食品沸腾时形成泡沫,加入表面活性剂或采用机械装置消泡5.挥发性∵芳香成分和风味成分易挥发6.结垢性食品中Ca、Mg离子浓缩后产生沉淀；蛋白质、糖、果胶等到受热过度后变性、结块、焦化等；均形成垢层蒸发的分类●自然蒸发--溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的晒制。

D．物质的热导率均随温度的升高而增大3.传热的目的是为ABC。

A．加热或冷却B．换热，以回收利用热量C．保温D．萃取4.根据冷、热两流体的接触方式的不同，换热器包括ABC等类型。

A．直接混合式B．蓄热式C．间壁式D．沉降式5.热量传递的基本方式为ABC。

A．热传导（简称导热）B．对流传热C．热辐射D．相变传热6.下列有关导热系数论断中正确的是ABCDE。

A．导热系数λ的大小是当导热温差为1℃，导热距离为1m、导热面积为1m2时的导热量，故λ的大小表示了该物质导热能力的大小，λ愈大，导热愈快B．一般来说，金属的导热系数数值最大，固体非金属次之，液体较小，气体最小C．大多数金属材料的导热系数随温度的升高而下降，而大多数非金属固体材料的导热系数随温度的升高而增大D．金属液体的导热系数大于非金属液体的导热系数，非金属液体中除水和甘油外，绝大多数液体的导热系数随温度的升高而减小，一般情况下，溶液的导热系数低于纯液体的导热系数E．气体的导热系数随温度的升高而增大，在通常压力下，导热系数与压力变化的关系很小，故工程计算中可不考虑压力的影响7.气体的导热系数数值随温度的变化趋势为A。

A.T升高，λ增大B.T升高，λ减小C.T升高，λ可能增大或减小D.T变化，λ不变8.空气、水、金属固体的导热系数分别为λ1、λ2、λ3，其大小顺序 B 。

A.λ1＞λ2＞λ3B.λ1＜λ2＜λ3C.λ2＞λ3＞λ1D.λ2＜λ3＜λ19.水银、水、软木的导热系数分别为λ1、λ2、λ3，其大小顺序是 A 。

A.λ1＞λ2＞λ3B.λ1＜λ2＜λ3C.λ2＞λ3＞λ1D.λ2＜λ3＜λ110.下列比较铜、铁、熔化的铁水三种物质导热系数的大小论断中正确的是A 。

A．铜的导热系数最大，铁水的最小B．铁水导热系数最大，铁的最小C．铜的导热系数最大，铁的最小D．铁的导热系数最大，铁水的最小11.对于通过多层壁面的定态导热过程而言，下列论断中正确的是ABCD 。

《化工原理》硕士研究生考试大纲一、考试性质化工原理是报考化学工程与技术一级学科硕士研究生的入学考试科目之一，是教诲部授权各招生院校自行命题的选拔性考试。

其命题和评价标准是相关工科专业优秀本科毕业生能达到的水平，以保证被录取者具有较好的化工基础。

《化工原理》以传递过程（动量传递、热量传递和质量传递）为主线，涵盖了化学工业中涉及的主要单元操作过程。

要求考生控制研究化学工程问题的基础知识和基本主意，控制化工单元操作的基本原理、操作过程及典型设备设计、选型与校核计算的能力，并具备综合运用所学知识分析和解决问题的能力。

本大纲力求反映专业特点，以科学、平等、确切、规范的尺度去测评考生的化学工程基础知识水平、基本判断素质和综合应用能力。

二、评价目标（1）是否熟练控制单元操作的基本概念和基础理论；（2）是否控制主要单元操作过程的基本设计和操作计算主意；（3）是否控制典型设备的特性和操作，并具备基本选型能力；（4）是否能够灵便运用所学基础理论，对化工单元过程举行操作分析和调节，并解决单元操作常见问题。

三、考试内容考试的核心在基本概念、基础理论和最基本的定量、定性分析主意，含有一定的代数、数值计算工作量，需要决定计算器。

（一）流体流动考试要求：控制流体流动过程中的基本原理及流动逻辑，包括流体静力学方程、延续性方程和柏努利方程。

能够灵便运用流体力学基本知识分析和计算流体流动问题，包括流体流动阻力计算和管路计算。

第1页/共13页1.1流体静力学（1）流体的压强及表示方式；（2）流体静力学基本方程式及应用。

1.2流体动力学（1）流动过程的质量守恒方程；（2）机械能守恒方程、动量守恒方程及应用。

1.3流体在管内的流动阻力（1）流体流动现象（流体的粘性及粘度的概念、圆管内的流动逻辑、边界层的概念）；（2）流动型态（层流和湍流）及判据；（3）流动过程阻力的计算以及因次分析主意。

1.4管路计算（1）流体输送管路的计算;（2）复杂管路（并联管路、分支管路）的特点；（3）非定态流动的计算。

全⾯讲解蒸发器的的结构、性能特点及选型技巧（图⽂并茂） 蒸发的概念 将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化从⽽将溶液浓缩的过程称为蒸发。

蒸发操作⼴泛应⽤于化⼯、轻⼯、制药、⾷品等许多⼯业中。

1．蒸发操作的⽬的 ⼯业蒸发操作的主要⽬的是： （1）稀溶液的增浓直接制取液体产品，或者将浓缩的溶液再经进⼀步处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如稀烧碱溶液（电解液）的浓缩、蔗糖⽔溶液的浓缩以及各种果汁、⽜奶的浓缩等等； （2）纯净溶剂的制取，此时蒸出的溶剂是产品，例如海⽔蒸发脱盐制取淡⽔。

（3）同时制备浓溶液和回收溶剂，例如中药⽣产中酒精浸出液的蒸发。

⼯业上被蒸发的溶液多为⽔溶液，故本章的讨论仅限于⽔溶液的蒸发。

原则上，⽔溶液蒸发的基本原理和设备对其它液体的蒸发也是适⽤的。

2．蒸发流程 按照分⼦运动学说，当液体受热时，靠近加热⾯的分⼦不断地获得动能。

当⼀些分⼦的动能⼤于液体分⼦之间的引⼒时，这些分⼦便会从液体表⾯逸出⽽成为⾃由分⼦，此即分⼦的汽化。

因此溶液的蒸发需要不断地向溶液提供热能，以维持分⼦的连续汽化；另⼀⽅⾯，液⾯上⽅的蒸汽必须及时移除，否则蒸汽与溶液将逐渐趋于平衡，汽化将不能连续进⾏。

液体蒸发过程 液体蒸发的简化流程如图⽚所⽰，其主体设备—蒸发器由加热室和分离室两部分组成，其中加热室为⼀垂直排列的加热管束，在管外⽤加热介质（通常为饱和⽔蒸汽）加热管内的溶液，使之沸腾汽化。

浓缩了的溶液（称为完成液）由蒸发器的底部排出。

⽽溶液汽化产⽣的蒸汽经上部的分离室与溶液分离后由顶部引⾄冷凝器。

为便于区别，将蒸出的蒸汽称为⼆次蒸汽，⽽将加热蒸汽称为⽣蒸汽或新鲜蒸汽。

对于沸点较⾼的溶液的蒸发，可采⽤⾼温载热体如导热油、融盐等作为加热介质，也可以采⽤烟道⽓直接加热。

3．蒸发过程的分类 （1）常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发 按蒸发操作压⼒的不同，可将蒸发过程分为常压、加压和减压（真空）蒸发。

经济视野Economic Vision 一、MVR 节能技术应的必要性产业结构调整、淘汰落后产能、推广应用新技术、制订节能激励政策等都是抓好节能工作重要措施，随着节能工作的深入开展,靠常规的节能手段要达到节能“双控”目标已很难，要完成节能“双控”,所有这些措施支撑点是技术创新，在技术创新中工艺技术创新是首选, 化工企业中浓缩蒸发是常用的化工生产单元，国内常用的浓缩设备为单效真空、双效真空、三效真空，效数量增加投资增加能耗下降不明显，经济性变差。

真空蒸发的原理是在真空下物料的沸点降低，耗能减少，而多效是第一效物料汽化出来的蒸汽去加热下一效的物料，二效物料汽化出来的蒸汽去加热第三效的物料，第三效出来的蒸汽经冷凝器用循环水冷却后排放或回收套用，冷凝热被冷却水吸收，冷却水通过冷却塔把热量散发到大气中去。

一般蒸汽耗量单效为蒸发水量的1.05~1.1倍，二效为蒸发水量的0.64倍，三效为蒸发水量的0.42倍，如果考虑蒸汽冷凝水的热量回及喷射热泵的运用能耗可以降到0.38倍。

如蒸汽价格160元/吨,每蒸发一吨水仍需60.8元，这对于产品生产还可承受，而对于化工污水的浓缩蒸发脱盐是承受不了。

而对于绝大部份的化工污水最难的就是高盐的有机废水，不但CODcr 高达几万，含盐量在5%~10%，这么高的含盐废水要用生化来处理达标几乎是不可能的，比较通用的办法是加水稀释到0.5%~1%以下，这造成排污量的大幅增加，与节能减排的原则相违背。

所以这个问题一直是许多化工企业困扰多年的难题。

近年来通过不断的技术创新，开创出出了一种高效节能的蒸发浓缩新技术，该技术的核心是把原来加热汽化出来的蒸汽经机械压缩增温后再返回到物料加，靠压缩压热后的温升来维护正常的浓缩蒸发，把原来需要用冷却水来冷却的热量充份利用起来，达到节能源的目的，采用该技术可以不用锅炉只用电能，可以大大减少大气污染及温室气度的排放。

二、MVR 节能技术简介该技术学术名称叫机械式蒸汽再压缩蒸发器（Mechanical Vapor Recompression 简称MVR)，是利用蒸发器中产生的二次蒸汽，用压缩机压缩，压缩后的蒸汽压力、温度升高，热焓增加，然后再送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。

一、实训目的通过本次蒸发操作实训，使学生掌握蒸发的基本原理和操作技能，熟悉蒸发操作过程中的注意事项，提高实验操作能力和分析问题的能力。

二、实训时间2023年X月X日三、实训地点化工实验楼蒸发实验室四、实训设备1. 蒸发装置：包括蒸发器、加热器、冷凝器、冷凝水槽等。

2. 实验仪器：温度计、流量计、搅拌器、电子天平等。

3. 实验材料：待蒸发溶液、加热源、冷却水等。

五、实训原理蒸发是指液体在加热条件下，表面分子能量增加，逃逸到气相中的过程。

蒸发操作是化工生产中常见的单元操作，用于浓缩溶液、回收溶剂和提纯物质等。

本实训通过蒸发操作，使待蒸发溶液中的溶剂蒸发，从而实现溶液浓缩。

六、实训步骤1. 实验准备：检查蒸发装置各部分是否完好，连接好加热器、冷凝器等设备，调整好温度计和流量计。

2. 待蒸发溶液的配制：根据实验要求，配制一定浓度的待蒸发溶液。

3. 加热：开启加热器，将待蒸发溶液倒入蒸发器中，开始加热。

4. 调节温度：根据实验要求，调整加热器功率，使溶液温度保持在设定范围内。

5. 蒸发过程：观察溶液蒸发情况，记录蒸发时间、温度、溶液体积等数据。

6. 冷凝：当溶液蒸发到一定程度时，开启冷凝器，使蒸发出的蒸汽冷凝成液体。

7. 收集：将冷凝后的液体收集在指定容器中，记录收集量。

8. 实验数据整理：将实验过程中记录的数据进行整理和分析。

七、实验结果与分析1. 实验结果：（1）蒸发时间：XX分钟（2）溶液温度：XX℃（3）溶液体积：XX毫升（4）收集量：XX毫升2. 实验分析：（1）根据实验数据，计算出溶液的浓缩倍数，分析蒸发效果。

（2）分析实验过程中存在的问题，如溶液温度波动、蒸发器内壁结晶等，并提出改进措施。

八、实训心得体会通过本次蒸发操作实训，我深刻认识到蒸发操作在化工生产中的重要性。

以下是我对本次实训的一些心得体会：1. 实验操作要规范：在实验过程中，要严格按照操作规程进行，确保实验安全、准确。

2. 注意实验数据记录：实验数据是分析实验结果的重要依据，要保证数据的真实性和准确性。

蒸发操作的知识点总结一、蒸发的基本原理1. 蒸发是一种自然现象，是物质从液态转变为气态的过程。

当液体表面的分子动能足够高时，它们会克服液体的表面张力，从而脱离液体表面进入气体状态。

2. 液体的蒸汽压取决于液体的种类、温度和环境压力。

当液体的蒸汽压等于环境压力时，液体开始蒸发。

这也是液体沸点的定义。

3. 蒸发速率受到多种因素的影响，包括液体的表面积、温度、相对湿度、空气流动速度等。

通常情况下，蒸发速率与温度呈正比，与相对湿度和空气流动速度呈负比。

二、蒸发操作的应用领域1. 工业生产中，蒸发操作广泛应用于制药、化工、食品加工、酿造、印染、纸浆造纸等行业。

例如，用蒸发器可以将溶液中的溶质浓缩到一定的浓度，从而得到高纯度的产品。

2. 在环境保护中，蒸发操作可用于处理工业废水、污泥脱水、空气净化等。

通过蒸发技术，可以将水分和有机物质从废水中分离出来，实现废水的净化和资源化利用。

3. 在实验室研究和设备维护中，常常需要进行样品制备、溶剂去除、溶液浓缩等操作。

蒸发器可以有效地实现这些操作。

三、蒸发操作的设备和原理1. 蒸发器的分类：按照热源可分为外加热蒸发器和蒸发冷却器，按照压力可分为大气压蒸发器和真空蒸发器，按照工作原理可分为单效、多效和特殊效应蒸发器等。

2. 外加热蒸发器：利用外部热源加热被蒸发物，使其蒸发并将蒸发物与水蒸气分离出来。

常见的外加热蒸发器有搅拌式蒸发器、热风蒸发器、卧式蒸发器等。

3. 蒸发冷却器：利用蒸发造成的冷却效应来降低介质温度，将被冷却的介质与冷却介质在设备内部交换热量，实现冷凝或降温。

常见的蒸发冷却器有冷凝器、蒸发器、蒸发冷却塔等。

4. 大气压蒸发器：工作环境的压力与大气压相近的蒸发器。

适用于温度比较低、对温度敏感的物质。

5. 真空蒸发器：工作环境的压力低于大气压的蒸发器，通常工作温度较高。

适用于需要降低沸点的材料。

四、蒸发操作的优化方法1. 提高温度：提高蒸发操作的温度，可以加速蒸发速率，缩短处理时间。

蒸发常见流程及其优缺点以蒸发常见流程及其优缺点为标题，下面将详细介绍蒸发的流程以及其优缺点。

一、蒸发的常见流程蒸发是一种物质从液态转变为气态的过程，通常发生在液体表面。

蒸发的常见流程可以分为以下几个步骤：1. 加热：在蒸发过程中，首先需要加热液体。

加热的目的是提供足够的能量，使液体分子的动能增加，从而克服表面张力和液体内部分子间的吸引力。

2. 液体分子脱离：当液体加热到一定温度时，液体表面的分子会获得足够的能量，克服表面张力，脱离液面进入气相。

这些脱离的分子称为蒸发分子。

3. 气体扩散：蒸发分子进入气相后，会在容器内部扩散。

液体中的分子在加热过程中获得的能量会使其速度增加，从而增加了分子间的碰撞频率和强度。

4. 气体与液体平衡：在蒸发过程中，蒸发分子不断从液体中脱离，但同时也会有气体分子重新附着到液体表面。

当蒸发分子和复凝分子的速率达到平衡时，液体表面上的蒸发和复凝的速率相等，此时达到了蒸发平衡。

二、蒸发的优点蒸发作为一种重要的物质分离和浓缩方法，具有以下优点：1. 无需添加化学药剂：蒸发过程中无需添加任何化学药剂，只需通过加热即可实现液体的蒸发。

相比其他分离方法，蒸发更加环保和节能。

2. 适用范围广：蒸发可以适用于各种不同的液体，无论是溶液还是悬浮液，都可以通过蒸发的方式进行分离和浓缩。

3. 可控性强：通过控制加热温度、压力和蒸发速率等参数，可以实现对蒸发过程的精确控制和调节。

这对于一些对产品纯度要求较高的工艺来说非常重要。

4. 产品质量高：蒸发过程中，液体中杂质和溶剂分子会被分离，从而得到纯净的产物。

这对于一些需要高纯度产品的行业（如化工、制药等）非常重要。

三、蒸发的缺点尽管蒸发具有诸多优点，但也存在一些缺点：1. 能耗较高：蒸发过程需要大量的热能供应，因此能耗较高。

在工业生产中，需要考虑蒸发过程的能耗问题，以确保经济效益。

2. 设备成本高：蒸发过程需要专门的设备，如蒸发器、换热器等。

这些设备的成本较高，对于中小型企业而言可能存在一定的经济压力。

6．3．2 蒸发过程的传热系数蒸发中的传热系数K是影响蒸发设计计算的重要因素之一。

根据传热学知识知（6-6）上式忽略了管壁厚度的影响。

式中蒸汽冷凝传热系数αo可按膜式冷凝的公式计算；管壁热阻R W往往可以忽略；污垢热阻Rs可按经验值估计，确定蒸发总传热系数K的关键是确定溶液在管内沸腾的传热膜系数a i。

研究表明影响a i的因素较多，如溶液的性质、浓度、沸腾方式、蒸发器结构型式及操作条件等，具体计算可参阅有关文献[1,6]。

一、总传热系数的经验值目前，虽然已有较多的管内沸腾传热研究，但因各种蒸发器内的流动情况难以准确预料，使用一般的经验公式有时并不可靠；加之管内污垢热阻会有较大变化，蒸发的总传热系数往往主要靠现场实测。

表6-1给出了常用蒸发器的传热系数范围，可供参考。

表6-1 常用蒸发器传热系数K的经验值蒸发器的型式总传热系数K, W / (m2K)标准式（自然循环）600～3000标准式（强制循环）1200～6000悬筐式600～3000升膜式1200～6000降膜式1200～3500二、提高总传热系数的方法管外蒸汽冷凝的传热膜系数αo通常较大，但加热室内不凝性气体的不断积累将使管外传热膜系数αo减小，故须注意及时排除其中的不凝性气体以降低热阻。

管内沸腾传热膜系数αi涉及到管内液体自下而上经过管子的两相流动。

在管子底部，液体接受热量但尚未沸腾，液体与管壁之间传热属单相对流传热，传热系数较小；沿管子向上，液体逐渐沸腾汽泡渐多，起初的传热方式与大容积沸腾相近。

由于密度差引起的自然对流会造成虹吸作用，管中心的汽泡快速带动液体在管壁四周形成液膜向上流动，流动液膜与管壁之间的传热膜系数逐渐增加并达最大值。

但如果管子长度足够，沿管子再向上液膜会被蒸干，汽流夹带着雾滴一起流动，传热系数又趋下降。

因此，为提高全管长内的平均传热系数，应尽可能扩大膜状流动的区域。

管内壁液体一侧的污垢热阻Rs与溶液的性质、管内液体的运动状况有关。

蒸发操作的注意事项蒸发是指在外界提供热能的条件下，液体变成气体的过程。

蒸发操作是许多行业的基本工艺之一。

为了获得理想的蒸发效果，以下是一些需要注意的事项。

首先，合理选择蒸发设备。

蒸发设备的种类繁多，如蒸发器、蒸发器、喷雾器等。

根据具体的工艺要求和物料特性，选择合适的设备非常重要。

例如，应选择适合液态物料和气态物料接触的蒸发器。

其次，注意蒸发温度。

蒸发温度是指在蒸发过程中传热的温度。

合理控制蒸发温度有助于提高蒸发速度和产品质量。

过低的蒸发温度会降低生产效率，过高的蒸发温度会导致物料烧结或分解。

因此，需要根据具体的物料性质和工艺要求合理控制蒸发温度。

再次，保持充分的传热面积。

传热面积是蒸发操作中的一个关键参数。

增大传热面积可以加快蒸发速度和热能传递效率。

因此，在设计和选择蒸发设备时，要尽量保证充分的传热面积。

同时，定期清洗和维护传热面也很重要，以避免污垢的堆积。

此外，控制蒸发速度。

蒸发速度是指单位时间内液体变成气体的量。

过快或过慢的蒸发速度都不利于蒸发操作的稳定进行。

过快的蒸发速度会增加能耗和设备磨损，过慢的蒸发速度会降低生产效率。

因此，需要根据具体情况合理控制蒸发速度，避免过快或过慢的情况发生。

最后，注意蒸发操作的安全性。

蒸发操作通常需要外界提供热能，因此需要注意热源的安全使用。

避免因热源问题引发火灾、爆炸等安全事故。

此外，还需要对设备进行定期检查和维护，确保设备的正常运行和工作环境的安全。

综上所述，蒸发操作是一个复杂的过程，需要注意许多事项。

合理选择设备、控制温度、保持充分的传热面积、控制蒸发速度和注意安全性，这些都是蒸发操作需要特别关注的方面。

只有做到科学操作，才能保证蒸发操作的正常进行及产品质量的提高。

实际蒸发量与理论蒸发量第六章蒸发主要内容：蒸发设备；蒸发操作的经济性和操作方式；单效蒸发计算；多效蒸发计算。

重点内容：蒸发操作的经济性和操作方式；单效蒸发计算。

难点：列管式换热器的选型和计算。

基本要求:蒸发操作的经济性和操作方式；单效蒸发计算。

课时安排：4第一节概述一、蒸发的用途和分类在日常生活中，熬中药、煲猪骨汤，许多人都操作过。

抓中药时，医生会嘱咐，三碗水煎成一碗水。

熬中药的过程，既是一个中药有效成份的溶解过程，又是一个蒸发过程。

广东人煲的“老火靓汤”这一过程，也包含了蒸发过程。

什么叫蒸发？将溶液加热，使其中部分溶剂气化并不断去除，以提高溶液中的溶质浓度的过程即蒸发。

熬中药时，如果不是三碗水煎成一碗水，则三碗水中的药物浓度不高，药效就不够。

如图6-1所示。

图6-1蒸发示意图在化工生产中，NaOH溶液增浓、稀糖液的浓缩、由海水蒸发并冷凝制备淡水等都是采用蒸发操作来实现的。

蒸发的方式有自然蒸发和沸腾蒸发。

自然蒸发是溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的晒制。

沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时汽化，在溶液各个部分都同时发生汽化现象。

因此，沸腾蒸发的速率远超过自然蒸发速率。

蒸发可按蒸发器内的压力分为常压、加压和减压蒸发。

减压蒸发又称为真空蒸发。

按二次蒸汽利用的情况分为单效蒸发和多效蒸发。

若将所产生的二次蒸汽不再利用或被利用于蒸发器以外这种操作，称为单效蒸发；如果将二次蒸汽引至另一压力较低的蒸发器加热室，作为加热蒸汽来使用，这种操作称为多效操作蒸发。

第二节单效蒸发一、蒸发器的物料衡算图6-2 单效蒸发衡算示意图在蒸发操作中，单位时间内从溶液蒸发出来的水量，可通过物料衡算确定。

现对图6-2所示的单效蒸发器作溶质的物料衡算。

在稳定连续操作中，单位时间进入和离开蒸发器的溶质数量应相等，即Fx0=x(F−W)x1 (I)由此可求得水份蒸发量为：)………………(Ia)W=F(1−x0x1完成液的浓度：x1=Fx0F−x………………(Ib)式中，F——溶液的进料量,kg⋅ℎ−1；W——水份蒸发量, kg⋅ℎ−1；x0——原料液中溶质的浓度，质量分率；x1——完成液中溶质的浓度，质量分率二、蒸发器的热量衡算对图6-2的虚线范围作热量衡算得：DH+FC F t0=WH′+(FC F−WC W)t1+DC w T1或D(H−C w T1)=W(H′−C w t1)+FC F(t1−t0)+Q L (II)式中，D——加热蒸汽流率，kg⋅s−1；H，H′——分别是加热蒸汽和二次蒸汽的焓，J⋅kg−1；C F，C W——-分别是原料液和水的比热，J⋅kg−1⋅K−1；t0、t1——分别是原料温度和溶液的沸点，K；T1——冷凝液的饱和温度，K；Q L——蒸发器的热损失，J⋅s−1；∵H−C w T1=γ∵Dγ=Wγ′+FC F(t1−t0)+Q LD=Wγ′+FC F(t1−t0)+Q Lγ………………（IIa）式中，γ，γ` ——分别为加热蒸汽与二次蒸汽的汽化潜热，J⋅kg−1；若原料液在沸点下进入蒸发器，即kg,再忽略热损失，即Q L=0，则式（IIa）得：D W =γ′γ………………(IIb)D/W称为单位蒸汽消耗量，即蒸发1kg水所需蒸汽量，kg蒸汽⋅kg−1水由于二次蒸汽γ′与加热蒸汽γ，随压力变化不大，即γ′=γ，∵DW=1即原料液为沸点进料并忽略热损失时，加热蒸汽消耗量与二次蒸汽生成量相等。