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第五章蒸发、结晶、冷冻浓缩第一节蒸发一、蒸发的基本概念和理论（一）蒸发的目的蒸发式根据溶液中溶质与溶剂挥发性的差异，将溶液加热至沸腾状态，使其中的一部分溶剂发生汽化并被排除，以提高溶液中溶质浓度的操作。
由于固体溶质通常是不挥发的，所以蒸发也不是挥发性溶质与挥发性溶剂的分离过程，它是化工、医药、食品等生产中常用的一中操作单元。
（二）蒸发的基本过程蒸发过程主要由两部分组成：（1）加热料液，使溶剂汽化；（2）除去二次蒸汽。
通常情况下，前者在蒸发器中进行，后者在冷凝器中进行。
（三）蒸发操作的必要条件蒸发操作主要由加热和分离两部分组成。
因此，要使蒸发操作得以顺利进行，必须同时满足两个必要条件：（1）有源源不断的热能供应；（2）及时排除二次蒸汽。
（四）蒸发过程的特点（1）传热性质（2）溶液性质（五）蒸发过程的分类1.按操作压强分类：常压蒸发、真空蒸发、加压蒸发、2.按蒸发器的效数分类：单效蒸发、多效蒸发、3.操作方式分类：间歇蒸发、连续蒸发二、蒸发装置及其选型蒸发器是蒸发装置中的主体设备，其型式有多种，大致可分为循环型和非循环型（单程型）两大类。
（一）循环型蒸发1.中央循环管式蒸发2.悬筐式蒸发器3.外加热式蒸发器4.列文式蒸发器5.强制循环蒸发器（二）循环型（单程型）蒸发器1.升膜式蒸发器2.降膜式蒸发器3.刮板式蒸发器（三）蒸发装置的附属设备1.除沫器2.冷凝器（四）蒸发器的选用三、单效蒸发（一）单效蒸发流程（二）单效蒸发计算1.水分蒸发量的计算设溶质在蒸发过程中不挥发，故进出口溶液中的溶质质量不变。
对蒸发器作溶质的物料衡算，可得()1x W F Fx D -= 水分蒸发量⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=101x x F W 完成液中溶质的质量分数DF Fx x -=0 式中 F —原料液量，kg/h 0x —原料液中溶质的质量分数1x —完成液中溶质的质量分数W —水分蒸发量，kg/h2.加热蒸汽消耗量的计算对图5—12系统作热量衡算，可得()L c s Q h W F W h Dh Fh Dh +-++=+1'0式中 s h —加热蒸汽的焓，kJ/h'h —二次蒸汽的焓，kJ/hc h —冷凝水的焓，kJ/h1h —完成液的焓，kJ/h0h —原料液的焓，kJ/hD —加热蒸汽消耗量，kg/hL Q —蒸发器的热损失，kJ/h由上式可得加热蒸汽消耗量为 ()cs L h h Q Fh h W F Wh D -+--+=01' 定义e WD =，称为单位蒸汽消耗量，即每汽化1kg 水所需要消耗的加热蒸汽量。
将非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂汽化，溶液浓缩得到浓溶液的过程叫蒸发单元操作。
1、什么叫二次蒸汽？
工业蒸发过程的必备条件
蒸发操作分类
1、中央循环管式蒸发器
(标准式蒸发器)
升膜式蒸发器
降膜式蒸发器
多效蒸发
二次蒸汽作为加热蒸汽的条件是：该蒸发器的操作压力和溶液沸点应低于前一蒸发器（采用抽真空的方法）。
引起温差损失的原因
其一，溶液蒸汽压不同，溶液的沸点升高也不
同，引起的温差损失用Δ表示；
其二，蒸发器内液体柱中液体的高度不同，引
起的温差损失，用表示；
其三，由于流体在管路中流动产生阻力而引起
的温差损失，用表示。
蒸发器的生产能力
蒸发器的生产强度
分析：有利于增大U的一切因素都可以利用
1、增大传热总系数K;
2、增大△tm值：△tm=T-t，T与加热蒸汽的压强有
关；t与蒸发器内操作压强有关，即与冷凝器
的压强也有关；但△tm值的增加是有限度的。
3、r´值是二次蒸汽的相变热，与操作压强有关，
操作压强越低，则该值越大。
溶液的焓及焓浓图
二次蒸汽的相变热
加热蒸汽的相变热
物料衡算
热量衡算即焓衡算式
杜林规则
F,x 0，t 0，h
L=F-W ；x1
t 1,h 1
D ，T ，H
hw。
第五章蒸发evaporationξ5－1 蒸发过程概述1．蒸发的概念2．蒸发操作的目的3．蒸发流程4．蒸发过程的分类5．蒸发操作的特点ξ5－2 蒸发设备一.常用蒸发器的结构与特点1．循环型蒸发器2．单程型蒸发器3．直接接触传热的蒸发器二.蒸发器的选型1、蒸发器改进与发展2、蒸发器性能的比较与选型ξ5－1 蒸发过程概述(summarize of evaporation process）1．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。
2．蒸发操作的目的(purpose of evaporation manipulation）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。
3．蒸发流程 (evaporation flow path）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。
【播放动画】液体蒸发过程5-1液体蒸发的简化流程如图片5-1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。
第五章蒸发evaporationξ5－1 蒸发过程概述31．蒸发的概念 2．蒸发操作的目的．蒸发流程4．蒸发过程的分类5．蒸发操作的特点ξ5－2 蒸发设备一.常用蒸发器的结构与特点．直接接触传热的蒸发器 2．单程型蒸发器 1．循环型蒸发器3蒸发器的选型二.、蒸发器性能的比较与选型1、蒸发器改进与发展2ξ5－1 蒸发过程概述(summarize of evaporation process）1．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。
2．蒸发操作的目的(purpose of evaporation manipulation）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。
1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。
3．蒸发流程 (evaporation flow path）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。
【播放动画】液体蒸发过程5-1液体蒸发的简化流程如图片5-1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。
