化工原理蒸发

蒸发的基本原理

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前言

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，所采用的设备称为蒸发器。蒸发操作广泛应用于化工、石油化工、制药、制糖、造纸、深冷、海水淡化及原子能等工业中。

蒸发操作中的热源厂采用新鲜的饱和水蒸汽，又称生蒸汽。从溶液中蒸出的蒸汽称为二次蒸汽，以区别于生蒸汽。在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。若将二次蒸汽引到下一效蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。

蒸发操作可以在加压、常压或减压下进行，工业上的蒸发操作经常在减压下进行，这种操作称为真空蒸发。真空蒸发的特点在于：1. 减压下溶液的沸点下降，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. 溶液的沸点随所处的压强减小而降低，故对相同压强的加热蒸汽而言，当溶液处于减压时可以提高传热总温度差;但与此同时，溶液的粘度加大，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，使系统的投资费用和操作费用提高。

一般情况下，经浓缩后的液体为产品，二次蒸汽冷凝液则被排除；蒸发过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热过程，溶剂的汽化速率由传热速率控制，故蒸发属于热量传递过程，但又有别于一般传热过程，因为蒸发过程具有以下特点：

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，故属于避免两侧流体均有相变的恒温传热过程。

2）溶液性质有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解和聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐增强。

化工原理蒸发习题及答案

化工原理——蒸发习题及答案

第五章蒸发

一、选择或填空

1. 为蒸发某种粘度随浓度和温度变化较大的溶液，应采用_____流程。

A 平流加料 B 并流加料

C 逆流加料 D 双效三体并流加料

2.蒸发器的生产强度是指_________。欲提高蒸发器的生产强度，必须设法提高________。

3．蒸发过程中引起温度差损失的原因有（1）__________ ，（2）_________ ，（3）_________ 。

4．多效蒸发与单效蒸发相比，其优点是_______ 。多效蒸发操作流程有______ 、_______ 和______ 。

5．循环型蒸发器的传热效果比单程型的效果要________ 。

6．要想提高生蒸汽的经济性，可以________ ，________, _________ ，_________。

7．计算温度差损失时以__________ 计算。

二、计算题

1. 用一单效蒸发器将1500kg/h的水溶液由5％浓缩至２５％（均为质量％）。加热蒸汽压力为１９０kpa，蒸发压力为３０kpa（均为绝压）。蒸发器内溶液沸点为７８℃，蒸发器的总传热系数为１４５０W/(m2·℃)。沸点进料，热损失不计。

（１）完成液量；（２）加热蒸汽消耗量；（3）传热面积；

2. 浓度为2.0％（质量）的盐溶液，在28℃下连续进入一单效蒸发器中被浓缩至3.0％。蒸发器的传热面积为69.7m2，加热蒸发为110℃饱和蒸汽。加料量为4500Kg/h，料液的比热Cp＝4100J/（Kg.℃）。因为稀溶液，沸点升高可以忽略，操作在1atm下进行。

（1）计算蒸发的水量及蒸发器的传热系数；

（2）在上述蒸发器中，将加料量提高至6800Kg/h，其他操作条件（加热蒸汽及进料温度、进料浓度、操作压强）不变时，可将溶液浓缩至多少浓度？

蒸发的基本原理 2