单效蒸发及其计算
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单效蒸发器蒸发计算方式单效蒸发设计计算内容有: ①确定水的蒸发量; ②加热蒸汽消耗量; ③蒸发器所需传热面积。
在给定生产任务和操作条件,如进料量、温度和浓度,完成液的浓度,加热蒸汽的压力和冷凝器操作压力的情况下,上述任务可通过物料衡算、热量衡算和传热速率方程求解。
一、蒸发水量的计算对图5-13所示蒸发器进行溶质的物料衡算,可得由此可得水的蒸发量(5—1)完成液的浓度(5—2)式中:F ——原料液量,kg/h ; W ——蒸发水量,kg/h ; L ——完成液量,kg/h ; x 0——原料液中溶质的浓度,质量分数;x 1——完成液中溶质的浓度,质量分数。
二、加热蒸汽消耗量的计算加热蒸汽用量可通过热量衡算求得,即对图5-13作热量衡算可得:(5—3)110)(Lx x W F Fx =-=)1(10x x F W -=W F Fx x -=1L c 10Q Dh Lh W H Fh DH +++=+‘图5-13 单效蒸发器或 (5—3a )式中:H ——加热蒸汽的焓,kJ/kg ; H ´——二次蒸汽的焓,kJ/kg ; h 0 ——原料液的焓,kJ/kg ; h 1 ——完成液的焓,kJ/kg ;h c ——加热室排出冷凝液的焓,kJ/h ; Q ——蒸发器的热负荷或传热速率,kJ/h ; Q L ——热损失,可取Q 的某一百分数,kJ/kg ; c 0、c 1——为原料、完成液的比热,kJ/(kg ·℃) 。
考虑溶液浓缩热不大,并将H ´取t 1下饱和蒸汽的焓,则(9—3a )式可写成:(5—4)式中: r 、r ´——分别为加热蒸汽和二次蒸汽的汽化潜热,kJ/kg 。
若原料由预热器加热至沸点后进料(沸点进料),即t 0=t 1,并不计热损失,则(4—5)式可写为:(5—5)或(5—5a ) 式中:D /W 称为单位蒸汽消耗量,它表示加热蒸汽的利用程度,也称蒸汽的经济性。
单效蒸发及计算一.物料衡算(material balance)对图片5-13所示的单效蒸发器进行溶质的质量衡算,可得由上式可得水的蒸发量及完成液的浓度分别为(5-1)(5-2)式中F———原料液量,kg/h;一.物料衡算二.能量衡算1.可忽略溶液稀释热的情况2.溶液稀释热不可忽略的情况三.传热设备的计算1.传热的平均温度差2.蒸发器的传热系数3.传热面积计算四.蒸发强度与加热蒸汽的经济性1.蒸发器的生产能力和蒸发强度2.加热蒸汽的经济性W———水的蒸发量,kg/h;L———完成液量,kg/h;x0———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.能量衡算(energy balance)仍参见图片(5-13),设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出,则由蒸发器的热量衡算得(5-3)或式中D———加热蒸汽耗量,kg/h;H———加热蒸汽的焓,kJ/kg;h0———原料液的焓,kJ/kg;H'———二次蒸汽的焓,kJ/kg;h1———完成液的焓,kJ/kg;hc———冷凝水的焓,kJ/kg;QL———蒸发器的热损失,kJ/h;Q———蒸发器的热负荷或传热速率,kJ/h。
由式5-3或5-3a可知,如果各物流的焓值已知及热损失给定,即可求出加热蒸汽用量D以及蒸发器的热负荷Q。
溶液的焓值是其浓度和温度的函数。
对于不同种类的溶液,其焓值与浓度和温度的这种函数关系有很大的差异。
因此,在应用式5-3或5-3a求算D时,按两种情况分别讨论:溶液的稀释热可以忽略的情形和稀释热较大的情形。
1.可忽略溶液稀释热的情况大多数溶液属于此种情况。
例如许多无机盐的水溶液在中等浓度时,其稀释的热效应均较小。
对于这种溶液,其焓值可由比热容近似计算。
若以0℃的溶液为基准,则(5-4)(5-4a)将上二式代入式5-3a得(5-3b)式中t0———原料液的温度,℃;t1———完成液的温度,℃;C0———原料液的比热容,℃;C1———完成液的比热容,℃;当溶液溶解的热效应不大时,其比热容可近似按线性加合原则,由水的比热容和溶质的比热容加合计算,即(5-5)(5-5a)式中CW———水的比热容,℃;CB———溶质的比热容,℃。
单效蒸发及计算范文单效蒸发是一种常见的蒸发操作过程,用于从溶液中分离溶剂和溶质。
在单效蒸发中,溶液在一个蒸发器中加热,使溶剂蒸发,然后凝结和收集。
单效蒸发的基本原理是根据溶剂和溶质之间的汽液平衡关系。
在溶液中,溶剂的蒸汽压与溶质的蒸汽压不同,溶剂的蒸汽压较高,因此在加热的过程中,溶剂会先蒸发,而溶质则会留在液相中。
通过控制加热温度和压力,可以实现溶剂和溶质的分离。
单效蒸发的计算涉及一些基本参数,如溶液的初始浓度、蒸发温度、蒸汽压、蒸发器的流量和效率等。
以下是一个简单的单效蒸发计算实例:假设我们有一种溶液,初始浓度为10%(质量分数),总体积为1000升。
我们希望通过单效蒸发把溶剂蒸发掉,从而得到更高浓度的溶液。
蒸发器的进料流量为100升/小时,效率为90%。
首先,我们需要确定溶液中的溶剂和溶质的组分和浓度。
假设这是一个水和盐的溶液,溶剂为水,溶质为盐。
根据溶液的初始浓度,我们可以得到溶液中的溶剂和溶质的质量。
溶液的初始质量为1000升*10%=100千克,其中溶剂的质量为100千克*(1-10%)=90千克,溶质的质量为100千克-90千克=10千克。
接下来,我们需要根据溶液的成分和性质确定溶剂和溶质的蒸汽压。
水的蒸汽压可以通过查找蒸汽压表得到,假设此温度下水的蒸汽压为5千帕。
盐的蒸汽压可以忽略不计,因为溶剂和溶质的蒸汽压差异较大。
然后,我们可以计算蒸发器中的蒸汽流量。
蒸汽流量等于进料流量乘以效率,即100升/小时*90%=90升/小时。
最后,我们可以计算蒸发的速率。
蒸发速率等于溶剂的质量除以溶剂的密度,再除以流量,即90千克/(90升/小时)=1千克/升。
通过这个例子,我们可以看到单效蒸发的计算包括了溶液的成分和浓度、蒸发温度、蒸汽压、流量和效率等参数的考虑。
根据实际情况,还可以进一步考虑热损失、传热系数等因素来优化蒸发过程。
页眉内容单效蒸发器蒸发计算方式单效蒸发设计计算内容有: ①确定水的蒸发量; ②加热蒸汽消耗量; ③蒸发器所需传热面积。
在给定生产任务和操作条件,如进料量、温度和浓度,完成液的浓度,加热蒸汽的压力和冷凝器操作压力的情况下,上述任务可通过物料衡算、热量衡算和传热速率方程求解。
一、蒸发水量的计算对图5-13所示蒸发器进行溶质的物料衡算,可得由此可得水的蒸发量(5—1)完成液的浓度(5—2)式中:F ——原料液量,kg/h ; W ——蒸发水量,kg/h ; L ——完成液量,kg/h ; x 0——原料液中溶质的浓度,质量分数;x 1——完成液中溶质的浓度,质量分数。
二、加热蒸汽消耗量的计算加热蒸汽用量可通过热量衡算求得,即对图5-13作热量衡算可得:(5—3)110)(Lx x W F Fx =-=)1(1x x F W -=W F Fx x -=1Lc 10Q Dh Lh WH Fh DH +++=+‘图5-13 单效蒸发器或(5—3a )式中:H ——加热蒸汽的焓,kJ/kg ; H ´——二次蒸汽的焓,kJ/kg ; h 0 ——原料液的焓,kJ/kg ; h 1 ——完成液的焓,kJ/kg ;h c ——加热室排出冷凝液的焓,kJ/h ; Q ——蒸发器的热负荷或传热速率,kJ/h ; Q L ——热损失,可取Q 的某一百分数,kJ/kg ; c 0、c 1——为原料、完成液的比热,kJ/(kg ·℃) 。
考虑溶液浓缩热不大,并将H ´取t 1下饱和蒸汽的焓,则(9—3a )式可写成:(5—4)式中: r 、r ´——分别为加热蒸汽和二次蒸汽的汽化潜热,kJ/kg 。
若原料由预热器加热至沸点后进料(沸点进料),即t 0=t 1,并不计热损失,则(4—5)式可写为:(5—5)或(5—5a ) 式中:D /W 称为单位蒸汽消耗量,它表示加热蒸汽的利用程度,也称蒸汽的经济性。
单效蒸发及计算 Prepared on 22 November 2020单效蒸发及计算一.物料衡算(materialbalance)对图片5-13所示的单效蒸发器进行溶质的质量衡算,可得由上式可得水的蒸发量及完成液的浓度分别为(5-1)(5-2)式中F———原料液量,kg/h;W———水的蒸发量,kg/h;L———完成液量,kg/h;x0———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.能量衡算(energybalance)仍参见图片(5-13),设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出,则由蒸发器的热量衡算得(5-3)或(5-3a)式中D———加热蒸汽耗量,kg/h;H———加热蒸汽的焓,kJ/kg;h0———原料液的焓,kJ/kg;H'———二次蒸汽的焓,kJ/kg;h1———完成液的焓,kJ/kg;hc———冷凝水的焓,kJ/kg;QL———蒸发器的热损失,kJ/h;Q———蒸发器的热负荷或传热速率,kJ/h。
由式5-3或5-3a可知,如果各物流的焓值已知及热损失给定,即可求出加热蒸汽用量D以及蒸发器的热负荷Q。
溶液的焓值是其浓度和温度的函数。
对于不同种类的溶液,其焓值与浓度和温度的这种函数关系有很大的差异。
因此,在应用式5-3或5-3a求算D时,按两种情况分别讨论:溶液的稀释热可以忽略的情形和稀释热较大的情形。
1.可忽略溶液稀释热的情况大多数溶液属于此种情况。
例如许多无机盐的水溶液在中等浓度时,其稀释的热效应均较小。
对于这种溶液,其焓值可由比热容近似计算。
若以0℃的溶液为基准,则(5-4)(5-4a)将上二式代入式5-3a得(5-3b)式中t0———原料液的温度,℃;t1———完成液的温度,℃;C0———原料液的比热容,℃;C1———完成液的比热容,℃;当溶液溶解的热效应不大时,其比热容可近似按线性加合原则,由水的比热容和溶质的比热容加合计算,即(5-5)(5-5a)式中CW———水的比热容,℃;CB———溶质的比热容,℃。
单效蒸馏器蒸发计算方式
单效蒸馏器是一种常见的蒸馏设备,常用于分离液体的混合物。
蒸发计算是在设计和操作蒸馏器时必不可少的环节。
蒸发计算的基本原理是根据物料的物理化学性质和热力学原理,确定蒸馏器的操作条件和设计参数。
下面是一个简单的蒸发计算方式,供参考:
1. 确定进料物料的质量流率和组成,包括液相和气相组分的含量。
2. 确定蒸发器的进料温度和出料温度,这涉及到蒸发器的设计
要求和操作目标。
3. 根据物料的蒸发热和热平衡原理,计算出所需的蒸发热量。
4. 根据蒸发热量和进料温度,计算出蒸发器所需的加热功率或
蒸汽流量。
5. 根据蒸发器的传热性能和热平衡原理,计算出所需的换热面积。
6. 根据蒸发器的传热性能和操作要求,选择合适的传热介质和
传热方式。
7. 根据蒸发器的操作要求,选择适当的操作参数,如进料质量流率、汽液比、蒸发温度等。
8. 进行蒸发器的设计和优化,包括确定设备的尺寸、材料、结构等。
在进行蒸发计算时,需要考虑多种因素,如物料的性质、操作条件、设备的性能等。
因此,蒸发计算是一个复杂的过程,需要综合考虑多种因素才能得到准确的结果。
以上是单效蒸馏器蒸发计算方式的简要介绍,希望对您有所帮助。
7.2 单效蒸发7.2.1 单效蒸发的计算对于单效蒸发,在给定的生产任务和确定了操作条件以后,通常需要计算以下的这些内容:① 分的蒸发量;② 热蒸汽消耗量;③ 发器的传热面积。
要解决以上问题,我们可应用物料衡算方程,热量衡算方程和传热速率方程来解决。
(1)物料衡算溶质在蒸发过程中不挥发,且蒸发过程是个定态过程,单位时间进入和离开蒸发器的量相等,即w W F Fw )(0-=水分蒸发量: )1(0w w F W -= (1) 完成液的浓度: WF Fw w -=0 (2) (2)热量衡算对蒸发器作热量衡算,当加热蒸汽在饱和温度下排出时,损Q Di WI i W F Fi DI s +++-=+)(0s (3)或 损Q i I W i i F i I D s s +-+-=-)()()(0 (4) 式中 D ——加热蒸汽消耗量,kg/s ;0t ,t ——加料液与完成液的温度,℃;0i ,i ,s i ——加料液,完成液和冷凝水的热焓,kJ/kg ;I ,s I ——二次蒸汽和加热蒸汽的热焓,kJ/kg 。
式中热损失损Q 可视具体条件来取加热蒸汽放热量(0Dr )的某一百分数。
用以上两个式子进行计算时,必须预知溶液在一定浓度和温度下的焓。
对于大多数物料的蒸发,可以不计溶液的浓缩热,而由比热求得其焓。
习惯上取0℃为基准,即0℃时的焓为零,则有0*T c i s =000000t c t c i =-=ct ct i =-=00c 、c ——料液和完成液的比热,kJ/kg ·K 。
代入前面的两式得损Q ct I W t c c F i I D t s s +-+-=-)()()(00为了避免使用不同溶液浓度下的比热,可以近似认为溶液的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系,即0B 0*0)1(w c w c c +-=w c w c c B *)1(+-=式中 *c ——水的比热,kJ/kg ; B c ——溶质的比热,kJ/kg 。