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5.1 概述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。
5.1.1 蒸发的分类蒸发按操作温度可分为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时汽化，溶剂的汽化仅发生在溶液的表面，自然蒸发速率缓慢。
沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时汽化，在汽化过程中，溶液呈沸腾状态，溶剂的汽化不仅发生在溶液表面，而且发生在溶液内部，因此，沸腾蒸发的速率远大于自然蒸发的速率。
工业上的蒸发操作大多采用沸腾蒸发。
蒸发按操作压强可分为加压蒸发、常压蒸发和减压（真空）蒸发。
为了保持产品生产过程的系统压强（例如丙烷脱沥青），则蒸发需在加压状态下操作。
对于热敏性物料（例如抗生素溶液、果汁、食用油脂），为了保证其产品质量，必须在较低温度下蒸发浓缩，则需采用真空操作以降低溶液的沸点。
但由于沸点降低，溶液的黏度也相应增大，而且造成真空需要增加设备和动力。
因此，一般无特殊要求的溶液，则采用常压蒸发。
此外，按操作方式，可将蒸发分为间歇蒸发和连续蒸发；按蒸发操作产生的二次蒸汽是否再作为蒸发器的热源利用，可将蒸发分为单效蒸发和多效蒸发等。
5.1.2 蒸发过程的特点蒸发操作总是从溶液中分离出部分（或全部）溶剂。
常见的蒸发过程实际上是通过传热壁面的传热，使一侧的蒸汽冷凝而另一侧的溶液沸腾，溶剂的汽化速率由传热速率控制，所以蒸发属于传热过程。
但蒸发又有别于一般的传热过程，具有下述特点：(1)传热性质：传热壁面一侧为加热蒸汽冷凝，另一侧为溶液沸腾，所以属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。
(2)溶液性质：在蒸发过程中溶液的黏度逐渐增大，腐蚀性逐渐加强。
有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢、易产生泡沫，在高温下易分解或聚合。
(3)溶液沸点的改变：含有不挥发溶质的溶液，其蒸气压较同温度下溶剂的蒸气压低。
蒸发过程安全操作——蒸发过程及风险分析在化工、医药和食品加工等工业生产中，通常需要用固体溶质浓缩稀溶液，以得到高浓度溶液或析出固体产品，此时应采用蒸发操作。
蒸发是通过加热蒸发并去除稀释溶液中的部分溶剂，从而使溶液浓度提高的一种单元操作，其目的是为了得到高浓度的溶液。
例如：在化工生产中，用电解法制得的烧碱(NaOH溶液)的质量浓度一般只在10％左右，要得到42％满足工艺要求的左右浓缩碱液需要蒸发。
由于稀碱液中的溶质NaOH不具有挥发性，而溶剂水具有挥发性，因此生产上可将稀碱液加热至沸腾状态，使其中大量的水分发生汽化并除去，这样原碱液中的溶质Na0H的浓度就得到了提高。
又如：食品工业中利用蒸发操作将一些果汁加热，使一部分水分汽化并除去，以得到浓缩的果汁产品。
除此之外，蒸发通常也用于先蒸发原液中的溶剂，然后加以冷却以得到固体产品，如食糖的生产、医药工业中固体药物的生产等都属此类。
在工业生产中应用蒸发操作时，需认识蒸发如下几方面的特点。
①蒸发的目的是为了使溶剂汽化，因此，蒸发溶液应由挥发性溶剂和非挥发性溶质组成，这一点与蒸馏操作中的溶液是不同的。
整个蒸发过程中溶质数量不变，这是本章物料衡算的基本依据。
②溶剂的汽化可分别在沸点以下和沸点处进行。
在低于沸点时进行，称为自然蒸发。
如海水制盐用太阳晒，此时溶剂的汽化只能在溶液的表面进行，蒸发速率缓慢，生产效率较低，故该法在其他工业生产中较少采用。
若溶剂的汽化在沸点温度下进行，则称为沸腾蒸发，溶剂不仅在溶液的表面汽化，而且在溶液内部的各个部分同时汽化，蒸发速率大大提高。
本章只讨论工业生产中普遍采用的沸点汽化。
③蒸发操作是一个传热和传质同时进行的过程，蒸发速率取决于过程中较慢步骤的速率，即热量传递速率，因此工程上通常把它归类为传热过程。
④由于溶液中溶质的存在，在溶剂蒸发过程中，溶质容易在受热面上沉淀并形成污垢，影响传热效果。
当该溶质为热敏性物质时，还有可能因此而分解变质。
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。
蒸发操作实训装置安全事项使用之前，请仔细阅读本手册，以便正确使用。
危险若不采取适当的预防措施，将造成严重的人身伤害、伤亡或重大的损失。
为了防止触电或者产生错误动作和故障，在确认安装完成之前，请不要接通电源。
接通电源后，请不要触摸端子，否则会有触电危险。
装置在接通电源的状态中，不要把水溅到控制柜的仪表以及端子排上，否则会有漏电、触电或火灾的危险。
切断电源并挂上禁止通电警示牌后，才可以进行设备单元的拆卸或检修，否则会有触电危险。
注意化工类实验应在良好的通风环境下进行。
实验物料请勿直接排入生活地沟。
使用装置前,首先检查本装置的外部供电系统，本装置供电电压为380VAC,频率50Hz。
请勿将运转设备长时间闭阀运行。
外部供电意外停电时请切断装置总电源，以防重新通电时运转设备突然启动而产生危险。
如遇到意外情况，请立即切断电源。
每次停车后请及时切断总电源，并将装置内的物料排放干净。
注意定期对运转设备进行保养，尤其是长时间未使用的情况下，以保证装置的正常使用。
第1章装置说明1.1工业背景使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质组成提高的单元操作称为蒸发。
在化工、轻工、制药、食品等许多工业行业的生产过程中，常常需要使用蒸发操作过程，将溶有固体溶质的稀溶液浓缩，以达到符合工艺要求的浓度，或析出固体产品，或回收汽化出来的溶剂。
例如，由电解法制得的烧碱（NaOH）溶液中，只含有大约10%左右的NaOH，要达到工艺要求的约42%的浓度必须用蒸发操作除去部分水分，或将浓缩液结合其他操作进一步加工处理以获得固碱；食糖、果汁、奶粉、抗生素等的生产也需要利用蒸发操作使溶液得到浓缩；利用蒸发操作可使海水淡化（制取淡水）等。
本装置是以“NaOH-水溶液”为体系，选用升膜式蒸发器、以导热油代替水蒸气作为热源，结合高校实训教学大纲要求设计而成的。
1.2实训功能1.2.1膜蒸发岗位技能：加热温度测控操作；进料浓度及进料量测控操作；1.2.2质量控制岗位技能：蒸发浓缩液取样及成分分析操作；浓缩液浓度控制；1.2.3现场工控岗位技能：进料泵的变频调节及手阀调节；加热器温度测控；蒸汽输送压力测控；各换热器总传热系数测定；1.2.4化工仪表岗位技能：变频器、差压变送器、热电阻、无纸记录仪、声光报警器、调压模块及各类就地弹簧指针表等的使用；单回路、串级控制等控制方案的实施；1.2.5就地及远程控制岗位技能：现场控制台仪表与微机通讯，实时数据采集及过程监控；总控室控制台DCS与现场控制台通讯，各操作工段切换、远程监控、流程组态的上传下载等。
蒸发实训单元装置说明及操作规程
该蒸发实训单元装置是应用于工程师学习蒸发原理及工况模拟的操作训练装置，可模拟多种实际工况情况，供实验人员进行实验训练和指导教学。
该实验装置的结构简图如下：
该蒸发实训单元装置由进料池、溢流器、换热器、加热器、蒸发器、出料池、活塞式贮存器、龙头和电磁阀组成，供电部分包括仪表台、操作控制器和液位开关。
实验人员操作该装置时，可通过操作控制器，调节加热器、换热器和活塞式贮存器的工况，以模拟实际工况。
一、安全操作规程
1、在操作前应检查设备确认有无安全隐患；
2、每次操作前应及时检查各件及控制器等的连接线是否接好，电源插座是否正确插入；
3、禁止进行关于实验装置及电气部分的修改、拆装等操作；
4、应确认实验介质的浓度、温度等物理参数，以保证实验的准确性和可靠性；
5、禁止擅自拆卸本实验装置上的任何零部件，以免造成安全隐患和危险；
6、操作过程中，如遇急停，应立即按下急停按钮，并保持安全距离以免受伤。
二、使用说明
1、接通电源，按下“启动”按钮，等待各件的运行达到稳定状态；
2、根据实验要求。
