蒸发器-中央循环管式蒸发器

悬筐式蒸发器的优点是循环速度较高 （约为1～1.5m/s），传热系数较大；由于 与壳体接触的是温度较低的溶液，其热损失 较小；此外，由于悬挂的加热室可以由蒸发 器上方取出，故其清洗和检修都比较方便。 其缺点是结构复杂，金属消耗量大。适用于 易结晶、结垢的溶液。
3．外热式蒸发器
外热式蒸发器的结构特点是把中 央循环管式蒸发器中管束较长的加热 室和分离室分开，这样，一方面降低 了整个设备的高度，另一方面由于循 环管没有受到蒸汽加热，加大了溶液 的密度差，且由于管子较长，从而加 快了溶液循环的速度（可达1.5m/s以 上）。
第七章 蒸发与结晶
安徽理工大学 张洪流
第一节 概述
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使溶剂部分汽化从而达 到将溶液浓缩等生产目的的单元操作。蒸发操作广泛用于化工、轻工、 制药、食品等多种工业生产中。
蒸发操作在工业生产中主要作用有： （1）将稀溶液浓缩直接得到液体产品，或将浓缩液进一步加工处理获 取固体产品；例如电解法制得的稀烧碱溶液、蔗糖水溶液、果汁、牛奶、 抗生素溶液等的蒸发。 （2）获取溶液中的溶剂作为产品；例如海水蒸发制取淡水。 （3）同时制取浓缩液和回收溶剂；例如制药中浸取液的蒸发。
图7-5 列文蒸发器 1－加热室2－加热管3－循 环管 4－蒸发室 5-除沫器
6－挡板7－沸腾室
5．强制循环型蒸发器
在一般的自然循环型蒸发器中，由于循 环速度较低，导致传热系数较小，且当溶液 有结晶析出时，易粘附在加热管的壁面上。 不适宜于处理粘度大、易结垢及有大量结晶 析出的溶液。为了提高循环速度，可采用强 制循环型蒸发器。它是利用外加动力（循环 泵）促使溶液循环，循环速度的大小可通过 调节循环泵的流量来控制，其循环速度一般 在2.5m/s以上。

中央循环管式蒸发器工作原理中央循环管式蒸发器属于自然循环型的蒸发器。

中央循环管式蒸发器是指由垂直管束组成，管束中央有一根直径较粗的管子。

细管内单位体积溶液受热面大于粗管的,即前者受热好,溶液汽化得多,因此细管内汽液混合物的密度比粗管内的小,这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的连续规则的自然循环运动。

粗管称为降液管或中央循环管，细管称为沸腾管或加热管。

它的加热室由管径为25mr——75mn，长度为1m——2m(长径之比约为20-4)的直立管束组成，在管束中央安装一根较程的管子。

操作时，管束内单位体积溶液的受热面积大于粗管内的，即前者受热好，溶液汽化的多，因此细管内的溶波合汽量多，数使密度比粗管内溶液的要小，这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的循环运动,做故粗管除称为中央循环管外还称为降液管，细管称为加热管或沸凋管。

为了促使溶液有良好的循环，设计时取中央循环管截面积为加热管束总截面积的40%-10%.它是工业生产中广泛使用且历史悠久的大型蒸发器，至今在化工、轻工、环保等行业中仍被广泛采用。

该设备与盘管式浓缩罐相类似，适用于鱼浆、木糖、牛奶、豆浆、果汁、蕃茄汁、淀粉糖、木糖、葡萄糖等热敏性、高粘度物料的浓缩。

溶液的沸点
蒸发器的传热温差不仅与蒸汽压力、溶液沸点 有关，还存在温度差损失。
温度差损失的定义
蒸发操作中，有效传热温度差低于理论传热 温度差的值，称作温度差损失（Δ）。
冷凝器操作压力下水的饱和温度
理论传热温差：
t T t o
加热蒸汽的饱和温度
有效（实际）传热温差： t T t
温度差损失 ： t t
③蒸发器传热面积Ａ（传热速率方程）
7.3.1 物料衡算
设：蒸发过程没有溶质的损失
Fw0 (F W )w
W F (1 w0 ) w
F——物料量，kg/s W——蒸发水量，kg/s w0、w——料液、完成液的浓度（％质量）
7.3.2 热量衡算
1、溶液浓缩热不可忽略
Dr0 Fi0 (F W ) i WI Ql Dr0 F (i i0 ) W (I i) Ql
某一浓度溶液的杜林线与浓度为零的直线之间的 垂直距离即为相应压力下该溶液的沸点升高Δ´ 。
杜林线图中可得三个结论：
①溶液浓度小时， Δ´与压 强关系不大，可取常压下 数据 Δ´a 。
②浓度升高，溶液沸点显 著增加；
③不同压力下溶液的沸点与 同压强下溶剂的沸点成线 性关系
7.3.3.2 液柱静压头使溶液沸点升高
7.2 蒸发设备（Evaporation Devices） 7.2.1 常用蒸发器
一、循环型蒸发器
（The Circulation Evaporator）
1、垂直短管式
（中央循环管式蒸发器）
循环动力：密度差
优点： 结构简单，操作可靠，
传热效果好，造价低；
缺点：循环速度低，易积污垢，
操作周期短，清洗不便。
W F (1 w0 ) w

缺点：料液循环过程中有一定 的热量散失。
料液
2. 强制循环式蒸发器
5
二次蒸气
4
优点：适用于粘度大、易
1-加热室 2-循环泵
结晶、易结垢物料
加热 蒸气 3 1 完成液
3-循环管 4-蒸发室
5-除沫器
的蒸发循环速度大
小可调节，传热系 数较大。 缺点：动力消耗大。
2
（二）非循环型蒸发器（单程蒸发器）
1. 单程型蒸发器的特点 1
应用：
适于处理蒸发量大的稀溶液以及热敏性 或易生泡的溶液；不适于处理高粘度、 有结晶析出或易结垢的溶液。
3. 降膜式蒸发器
结构：
其加热室与升膜式蒸发器类似。
原理：
原料液由加热室顶部加入，经管端的液体 分布器均匀地流入加热管内，在溶液自身 重力作用下，溶液沿管内壁呈膜状下流， 并进行蒸发。
要求：
为了使溶液能在壁上均匀分布，且防止二 次蒸气由加热管顶端直接窜出，加热管顶 部必须设置加工良好的液体分布器。
（2）加热蒸气消耗量（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，有：
FhF SHS VHV Shs Php
式中：S —— 加热蒸汽消耗量，kg/s； hF，hP，hs — 加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg HV，Hs—— 二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg。
单效蒸发
二次蒸气不加利用而直接送到冷 凝器进行冷凝的蒸发操作。
将蒸发器产生的二次蒸气通到另外一
多效蒸发
个蒸发器作为加热蒸气，以便提高加 热蒸气（生蒸气）的利用率，这种串
联蒸发操作称为多效蒸发。
蒸发的目的
除去液态食品中的大量水分，减少包装、贮藏和运输费用。 提高制品浓度，获得浓缩的溶液直接作为产品或半成品。 使溶液达到适合于结晶操作的状态（饱和或过饱和浓度， 便于结晶操作。

中央循环管式蒸发器工作过程
一、原液进入蒸发器
蒸发器是利用热能将原液加热变成蒸气的一种设备。

原液通过管道进入蒸发器的第一级，经过加热后，液体中的部分水分开始蒸发，原液转化为浓缩液。

二、加热蒸发
在蒸发器中，原液通过加热管进行加热，随着温度的升高，原液中的水分逐渐蒸发，浓缩液的浓度逐渐增加。

热能来源可以是蒸汽、电能或其它热源。

三、蒸发出来的流体气相流向同步器
从蒸发器中蒸发出来的流体气相流向同步器。

同步器的作用是调节蒸发器和浓缩液排出管道之间的压力差，确保蒸发器内部压力稳定，使蒸发过程能够持续稳定地进行。

四、同步器的工作原理
同步器由两部分组成：一部分是气相管道，另一部分是
液相管道。

气相管道与蒸发器出口相连，液相管道与浓缩液排出管道相连。

当蒸发器内部压力升高时，气相管道中的压力也会随之升高，而液相管道中的压力变化不大，这样就会产生压力差，使浓缩液从液相管道流向气相管道，从而维持蒸发器内部的压力稳定。

五、浓缩液排出
从同步器流出的浓缩液通过管道进入下一级处理设备或者直接收集起来。

浓缩液的排出速度和浓度可以根据实际需要进行调节和控制。

六、中央循环管的作用
中央循环管是蒸发器的重要组成部分，它可以将加热后的溶液进行循环流动，增加溶液在蒸发器中的停留时间，从而提高蒸发效率。

同时，中央循环管还能防止溶液在蒸发器内壁形成热阻层，保证传热效率。

综上所述，中央循环管式蒸发器的工作过程包括原液进入蒸发器、加热蒸发、蒸发出来的流体气相流向同步器以及浓缩液排出等步骤。

通过这些步骤，原液可以转化为浓缩液并排出，实现物质的分离和提纯。

食品工程原理课程设计说明书番茄汁单效连续加料蒸发装置的设计姓名：学号：班级：年月日设计任务书目录1.前言1.1 概述1.2蒸发器选型2.单效蒸发工艺计算2.1 物料衡算2.2 热量衡算2.3 传热面积计算2.4 计算结果列表3.蒸发器主体工艺设计3.1 加热管的选择和管数的初步估计3.1.1 加热管的选择和管数的初步估计3.1.2 循环管的选择3.1.3 加热室直径的确定3.1.4 分离室直径与高度的确定3.2 接管尺寸的确定3.3 进料方式及加热管排布方式的确定3.3.1进料方式的确定3.3.2加热管排布方式的确定3.4 仪表、视镜与人孔的确定3.5 蒸发器主要部件规格列表4.蒸发装置的辅助设备4.1 气液分离器4.2 蒸汽冷凝器5.结语致谢附表参考文献1.前言1·1 概述食品工程原理是食品工程与科学专业主要课程之一，食品工业包含诸多的单元操作，如蒸发、结晶、杀菌等，本课程均有介绍。

本次设计题目为番茄汁单效连续加料蒸发装置的设计。

通过设计，一方面提高学生对食品工业单元操作的认识，另一方面加深学生对食品工程原理课程的理解与掌握。

本设计涉及的单元操作为蒸发。

蒸发是典型的传热过程，即是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。

蒸发是一种分离操作，广泛应用于化工、轻工、制药和食品等许多工业中溶剂为挥发性而溶质为非挥发性的场合。

在许多场合，蒸发系统的热量经济性成为整个生产流程的关键因素。

工业上蒸发主要以浓缩和分离为主要目的。

本设计以浓缩为主要目的，设计出将番茄汁的可溶性固形物含量由8％浓缩为40％的单效连续加料蒸发装置。

本设计首先确定浓缩罐的处理能力为6t/h番茄汁原浆。

根据选用蒸发器的特点进行物料衡算、热量衡算，进一步确定换热器的传热面积。

根据经验及相关文献，选取加热管的长度为1.3m，管径为50mm。

进而确定加热管数目，并确定排布方式。

根据加热管截面积与中央循环管的截面积的关系以及中央循环管直径与加热室直径的关系确定中央循环管的直径和加热室的直径。

6
7
5）强制循环蒸发器 循环速度高达2.0～5.0m/s。 处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。
8
9
2.膜式式（单程型）蒸发器
1）升膜蒸发器： 加热管长径比为100～150，管径为25～50mm。二
次蒸汽在加热管内的速度为20～50m/s，减压下为： 100～160m/s。
处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶 液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。
7
8
1.基本关系
1）物料衡算 对整个蒸发系统作溶质衡算，可得：
Fx0 F W xn
W
Fxn
xn
x0
F1
x0 xn
W W1 W2 Wn
9
对任一效作溶质衡算，可得：
Fx0 F W1 W2 Wi xi i 2
xi
F
W1
Fx0 W2
Wi
0
2）焓衡算
以00C的液体为基准，忽略热损失，可得： 第一效：
Fh0
D1 H1
hw
F
W1 h1
W1
H
1 1
若溶液的稀释热，且加热蒸汽的冷凝液在饱和温度
下排出，可得：
Q1 D1r1 Fc p0 t1 t0 W1r11
1
第i效：
Qi Di ri
Fc p0 W1c pw W2c pw Wi1c pw ti ti1 Wi ri1
H hw
0
若加热蒸汽的冷凝液在蒸汽的饱和温度下 排除，则：
D WH F W h1 Fh0 QL
r
1
2
2）溶液的稀释热可以忽略时
溶液的焓可以由比热算出，则：
h0 c p0 t0 0 c p0t0 h1 c p1 t1 0 c p1t1 hw c pw T 0 c pwT

中央循环管蒸发器的主要优点是结构简单、紧 凑，制造方便，操作可靠，投资费用少。缺点 是清理和检修麻烦，溶液循环速率较低，一般 仅在0.5 以下，传热系数小。它适用于黏度适 中、结垢不严重、有少量的结晶析出及腐蚀性 不大的场合。中央循环管式蒸发器在工业上的 应用较为广泛。
图16.2-1 中央循环管式蒸发器 1—外壳；2—加热室；3—中央循环管；4—蒸发室；5—除沫器
图16.2-2悬筐式蒸发器 1—加热室；2—分离室；3—除沫器 4—环形循环通道
ห้องสมุดไป่ตู้
中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器为最常见的蒸发器，其结构如图16.2-1所示。 它主要由加热室、蒸发室、中央循环管和除沫器组成。蒸发器的 加热器由垂直管束构成，管束中央有一根直径较大的管子，称为 中央循环管，其截面积一般为管束总截面积的40％～100％。当 加热蒸汽(介质)在管间冷凝放热时，由于加热管束内单位体积溶 液的受热面积远大于中央循环管内溶液的受热面积，因此，管束 中溶液的相对汽化率就大于中央循环管的汽化率，所以管束中的 气液混合物的密度远小于中央循环管内气液混合物的密度。这样 造成了混合液在管束中向上、在中央循环管向下的自然循环流动。 混合液的循环速率与密度差和管长有关。密度差越大，加热管越 长，循环速率越大。但这类蒸发器受总高限制，通常加热管为 1～2 ，直径为25～75 ，长径比为20～40。
图16.2-3外加热式蒸发器 1—加热室；2—蒸发室；3—循环管
悬筐式蒸发器
悬筐式蒸发器
其结构如图16.2-2所示，它的加热室像个篮筐，悬挂 在蒸发器壳体的下部，作用原理与中央循环管式相同， 加热蒸汽从蒸发器的上部进入加热管的管隙之间，溶 液仍然从管内通过，并经外壳的内壁与悬筐外壁之间 的环隙中循环，环隙截面积一般为加热管总面积的 100％～150％。这种蒸发器的优点是溶液循环速度比 中央循环管式要大（—般在1～1.5 m/s），而且，加 热器被液流所包围，热损失也比较小；此外，加热室 可以由上方取出，清洗和检修比较方便。缺点是结构 复杂，金属耗量大。它适用于容易结晶的溶液的蒸发， 这时可增设析盐器，以利于析出的晶体与溶液分离。

目录第一章设计方案的确定 (3)1.1 蒸发器的类型与选择 (3)1.2 蒸发操作条件的确定 (1)1.2.1 加热蒸汽压强的确定 (1)1.2.2 冷凝器操作压强的确定 (2)第二章蒸发工艺的设计计算 (2)2.1 蒸发器的设计步骤 (2)2.2 各效蒸发量和完成液浓度的估算 (2)2.3溶液沸点和有效温度差的确定 (3)2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失∆/ (4)2.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失∆'' (4)2.3.3由流动阻力而引起的温度差损失∆''' (5)2.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差 (6)2.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (6)2.5估算蒸发器的传热面积 (7)2.6温差的重新分配与试差计算 (8)2.6.1重新分配各效的有效温度差 (8)2.6.2重复上述计算步骤 (9)第三章蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计 (14)3.1 加热管的选择和管束的初步估计 (14)3.1.1 循环管直径的选择 (14)3.1.2 加热室直径及加热管数目的确定 (15)3.1.3分离室直径和高度的确定 (16)3.2接管尺寸的确定 (15)3.2.1溶液的进出口管 (15)3.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管 (15)3.2.3冷凝水出口 (16)第四章蒸发装置的辅助设备的设计 (17)4.1 气液分离器 (17)4.2蒸汽冷凝器主要类型 (17)4.3蒸汽冷凝器的设计与选用 (19)4.3.1工作水量的计算 (19)4.3.2喷射器结构尺寸的计算 (19)4.3.3射流长度的决定 (22)第五章设计结果一览表 (22)结束语.............................................. 错误!未定义书签。

主要参考文献........................................ 错误!未定义书签。

中央循环管式蒸发器原理
一、加热室原理
中央循环管式蒸发器的加热室位于蒸发器的底部，由加热管组成。

加热管内通入蒸汽或热水，通过加热管将热量传递给管外的料液。

加热室的设计要考虑到传热效率和均匀性，以保证料液在加热管周围均匀受热，避免局部过热或结垢。

二、蒸发室原理
蒸发室是中央循环管式蒸发器的主体部分，位于加热室之上。

蒸发室内充满待蒸发的料液，加热后的料液在蒸发室中蒸发，产生蒸汽。

蒸发室的设计要考虑到蒸汽的逸出和料液的循环流动，以保持蒸发过程的稳定进行。

三、循环管原理
中央循环管式蒸发器的循环管位于蒸发器顶部，连接加热室和蒸发室。

循环管的作用是将加热后的料液引入蒸发室进行蒸发，并将产生的蒸汽送回加热室进行冷凝。

循环管的长度和直径根据蒸发器的设计参数确定，以保证良好的循环流动和传热效果。

四、液位控制原理
中央循环管式蒸发器的液位控制是保证蒸发过程稳定进行的重要环节。

液位控制通过调节进入蒸发器的料液流量来实现。

当蒸发器内的料液液面下降时，液位传感器会发出信号，控制料液泵增加进料量；当蒸发器内的料液液面上升时，液位传感器会发出信号，控制料液泵减少进料量。

通过液位控制，可以保持蒸发器内的料液液面稳定，避免因液面波动而影响蒸发过程的稳定进行。

总之，中央循环管式蒸发器的工作原理是通过加热室将热量传递给料液，使其蒸发产生蒸汽；通过循环管将蒸汽送回加热室进行冷凝，形成循环流动；通过液位控制保持蒸发器内的料液液面稳定。

这些原理共同作用，实现了中央循环管式蒸发器的稳定运行和高效蒸发。

职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目九
蒸发及设备操作
任务一、蒸发流程的确定和主体设备的选择 ---蒸发器结构和类型
大庆职业学院
蒸发设备
根据蒸发器中溶液的流动情况，把蒸发器分为循环型与非循环型（单 程型）两类。
（一）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶液 浓度接近于完成液浓度。 由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型和强制循环型两类。
2 . 降膜蒸发器 原理：溶液预热后由加热室顶 部加入，经管端的液体分布器 均匀分配在各加热管内，在重 力作用下沿管内壁呈膜状向下 流动并进行蒸发，汽液混合物 从管下端流出，进入分离室， 汽、液分离后，完成液由分离 室底部排出。 适用：浓度高、粘度较大的溶
液。
不适用：易结晶、结垢的溶液。
这类蒸发器操作良好的关键是使溶液呈均匀的膜状沿各管内壁 向下流动，为此在每根加热管的顶部设置液体分布器。
4. 列文蒸发器 特点：在加热室上部设置沸腾室，加 热室的溶液由于受到上方沸腾室液柱 产生的压力作用，沸点升高使溶液不 在加热管中沸腾，上升到沸腾室时才
开始沸腾汽化。
优点：流动阻力小；循环速度高；传 热效果好；加热管内不易堵塞。
缺点：设备费高；厂房高，耗用金属
多。 适于处理有晶体析出或易结垢的溶液。
4.刮板薄膜蒸发器 原理：它的壳体外部装有加热蒸汽 夹套，壳体内装有旋转刮片。料液 由蒸发器上部沿切线方向加入后， 在重力和旋转刮片刮带下，溶液在 壳体内壁上形成旋转下降的液膜， 并在下降过程中不断被蒸发浓缩， 在底部得到完成液。 适用：易结晶、易结垢、高粘度的 溶液。 缺点：结构复杂，动力消耗大，传 热面积小，处理能力低。

1.真空蒸发装置
在真空蒸发装置中，除了蒸发器以 外，还应有冷凝器、真空泵等附属 设备。
2.真空蒸发的流程
图5-12为单效真空蒸发流程示意图。
1.蒸发器 2、4.分离器 3.混合冷凝器 5.缓冲罐 6.真空泵 7.真空贮存罐 图5-12 单效真空蒸发流程示意图
22
第5章 蒸发
3.真空蒸发的优点 （1）真空蒸发的温度低，适用于处理在高温下易分解、聚 合、氧化或变性的热敏性物料。 （2）蒸发操作的热源可以采用低压蒸汽或废汽，提高了热 能的利用率。 （3）在减压下溶液的沸点降低，使蒸发器的传热推动力增 3 加，所以对一定的传热量，可以相应减小蒸发器的传热面积。 （4）真空蒸发的操作温度低，可减少蒸发器的热损失。 4.真空蒸发的缺点 （1）在减压下，溶液的沸点降低，其粘度则随之增大，从 而导致蒸发器总传热系数的下降。 （2）需要有一套真空系统，并消耗一定的能量，以保持蒸 发室的真空度。
4
第5章 蒸发
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。换句话说，在相同压强下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，所以当加热蒸汽 的压强一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发溶剂时的温度差。溶液浓度越 高这种现象越显著。 (4)泡沫夹带：溶剂蒸气中夹带大量泡沫，冷凝前必须设法除去，否则不但损失物 料，而且污染冷凝设备。 (5)能源利用：蒸发时产生大量溶剂蒸气，如何利用溶剂的汽化热，是蒸发操作中 要考虑的关键问题之一。

蒸发器蒸发方案设计课程设计第1章蒸发方案设计一般的加热蒸汽压强在.5~0.8MPa范围内加热蒸汽的确定需要考虑加热蒸汽温度的上限和下限。

被蒸发的溶液有一个最高的蒸发温度，超过此温度蒸发就物料就会变质，破坏和分解，这是确定加热蒸气压强的一个依据通常所用饱和蒸汽的温度不超过180℃，超过时相应的压强就很高，这将增加加热的设备费和操作费。

进入冷凝器冷凝需消耗大量冷却水，而且溶液粘度大，传热差。

但对于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源还是经常采用。

对混合式冷凝器，其最大的真空度取决于冷凝器内的水温和真空装置的性能。

若第一效用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或真空蒸发，此时末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，可以全部利用。

而且各效操作温度高时，溶液黏度低，传热好。

若一效加热蒸汽压强低，末效应采用真空操作。

此时各效二次蒸汽温度低，③蒸发的类型：本设计采用中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器结构紧凑，制造方便，操作可靠，故在工业上应用广泛，有所谓标准蒸发器。

但设备的清洗和检修保证较大的传热系数，满足生产工艺的要求生产能力大，能完善分离液沫，尽量减慢传热面上垢层的生成本设计蒸发器效数采用3效为充分利用热能，为提高热能利用效率，生产中一般采用多效蒸发，但并不是效经济上的限制是指效数超过一定数时经济上不合算。

多效蒸发中，随效数的增加，总蒸发量相同时所需蒸汽量减少，使蒸汽用量减少，使操作费用降低。

但随效数增加，设备费成倍增长，而所节省的蒸汽量愈来愈少，所以无限制增加效数已无实际意义，最适宜的效数应使设备费和操作费二者之和为最小。

技术上的限制是指效数过多，蒸发操作难于进行。

一般工业秤中加热蒸汽压强和冷凝器操作压强都有一定限制，因此在一定操作条件下，蒸发器的理论总温度差为一定值。

在效数增加时，由于各效温差损失之和的增加，使总有效温差减小，分配到各效的有效温差小到无法保证各效发生正常的沸腾状态时，蒸发操将无法进行下去。

三、几个基本概念：
1.生蒸汽：即新鲜加热蒸汽。 生蒸汽： 生蒸汽 2.二次蒸汽：蒸出的蒸汽。 二次蒸汽： 二次蒸汽 3.单效蒸发：将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操 单效蒸发： 单效蒸发 作。 4.多效蒸发：将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽，作 多效蒸发： 多效蒸发 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。 。 5.生产能力：单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量。 生产能力： 生产能力 6.生产强度：单位传热面积的蒸发量，即单位时间、单位传 生产强度： 生产强度 热面积蒸发的水份量 [ kg ]
最常用的为杜林法则 杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相 杜林法则 同压强下标准液体的沸点的线性函数。由于不同压强下水的 沸点可水蒸汽表查得，故一般取纯水为标准液体。根据杜林 法则，以溶液的沸点tA 纵坐标，以同压强下水的沸点tW为横 坐标，只要已知某溶液在两个压强下的沸点值，并查出这两 个压强下纯水的沸点，即可作图得一直线，其直线方程为：
DH + Fh0 = ( F − W )h + WH '+ Dhw + Q损
（1） （2）
Q = D( H − hw) = F (h − h0 ) + W ( H '−h) + Q损
D：加热蒸气的消耗量，kg/s H：加热蒸气的焓，J/kg h0 ：料液的质量焓，J/kg hw：冷凝水的质量焓，J/kg h ：完成液的质量焓，J/kg H’ ：二次蒸气的质量焓，J/kg Q损 ：蒸发器的热损失，W Q ：蒸发器的热流量，W
（四）按操作方式 1．间歇蒸发：它又可分为一次进料、一次出料和连续进 料、一次出料两种方式。排出的蒸浓液通常称为完成液。在整 个操作过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点均随时间而变化， 因此传热的温度差、传热系数等各参数均随时间而变，达到一 定溶液浓度后将完成液排出。 2．连续蒸发：连续进料、完成液连续排出。一般大规模 生产中多采用连续蒸发。

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。

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。

中央循环管式蒸发器的工作原理嘿，朋友们！今天咱来聊聊中央循环管式蒸发器的工作原理。

你看啊，这中央循环管式蒸发器就像是一个勤劳的小厨师，在默默地工作着。

它里面有一根粗粗的管子，就像厨师的大勺一样重要。

工作的时候呢，溶液就被送进这个蒸发器里啦。

这就好比食材被送进了厨房。

然后啊，通过加热，让溶液沸腾起来，就好像食材在锅里被煮得咕嘟咕嘟响。

这时候，产生的蒸汽就往上跑啦，而那些浓缩后的溶液呢，就会在管子里循环流动，就像小厨师在不断翻炒食材一样，让它们均匀受热，变得更加浓郁。

你说这神奇不神奇？就这么个装置，能把稀稀的溶液变得稠稠的。

它就像是一个魔法盒子，把普通的东西变得有价值了。

再想想，这中央循环管式蒸发器是不是特别厉害？它悄无声息地工作着，为我们的生活带来了很多便利呢。

比如说，在一些化工生产中，没有它可不行。

它就像一个默默奉献的幕后英雄，虽然我们平时可能不太注意到它，但它的作用可大了去了。

而且哦，它还特别稳定可靠呢。

就像一个忠实的伙伴，一直坚守在自己的岗位上，不离不弃。

不管遇到什么情况，它都能稳稳地运行，给我们带来满意的结果。

咱再深入想想，这中央循环管式蒸发器的工作原理其实也不难理解嘛。

就是加热、沸腾、循环，这么几个简单的步骤，却能发挥出巨大的作用。

这不就跟我们生活中的很多事情一样吗？看似简单的事情，只要坚持去做，就能产生意想不到的效果。

所以啊，朋友们，可别小看了这中央循环管式蒸发器哦。

它虽然看起来普普通通，但其实蕴含着大大的能量呢！它就像是我们生活中的那些平凡英雄，虽然不引人注目，但却在默默地为我们的生活做出贡献。

让我们为它点个赞吧！。

第五章蒸发蒸发是将溶液加热至沸腾状态，使一部分溶剂汽化并除去的操作。

蒸发也是化工、医药、食品等工业牛产过程中常用的单元操作之一。

在食品工业中如奶粉、糖、盐的生产中，先要将物料溶液蒸发浓缩得到高浓度的溶液，再将其结晶析出，得到固体产品，再加以干燥。

蒸发操作也有的是为得到高浓度的溶液，如果汁的浓缩，也是使其一部分水份汽化并除去，以得到浓缩的产品。

在化工生产中，用电解法制得的烧碱(NaOH水溶液）的浓度一般只有10%左右，它也是通过蒸发其中的部分水份，使其达到浓度为42%左右的质量要求的，等等；除此之外，蒸发操作常常用来先将原料液中的溶剂汽化，然后加以冷却以得到固体产品。

例如食糖的生产就属于此类。

如图是一套典型的蒸发操作装置图。

左面的设备是用来进行蒸发操作的主体设备—蒸发器，它的下部分是由若干加热管组成的加热室(1)，加热蒸汽在管间（壳方）被冷凝，它所释放出来的冷凝潜热通过管壁传给被加热的料液，使溶液受热沸腾汽化。

在沸腾汽化过程中，将不可避免地会夹带一部分液体，为此，在蒸发器的上部设置了一个称为分离室的分离空间（2），并在其出口处装有除沫装置，以便将夹带的液体分离开，蒸汽则进入冷凝器（4）内，被冷却水冷凝后从底部排出。

溶液浓缩后，从底部排出。

第一节概述一.蒸发原理将不挥发性的物质的稀溶液加热至沸腾，使部分溶剂气化排走，以提高溶液浓度的单元操作。

二．蒸发的用途1．使溶液增浓制取浓溶液，如电解法制取NaOH，很多化工废料最后的处理。

2．回收固体溶质，制取固体产品，通过将溶液浓缩到饱和状态，再使其冷却结晶分离，如蔗糖、食盐的精制。

3．除去不挥发性的杂质，制取纯净溶剂，如海水淡化。

三．蒸发操作条件1．持续不断的供给热量使溶液保持沸腾2．不停地将气化出来的蒸气排除。

四．蒸汽1．加热蒸气作为热源的蒸气2．二次蒸气溶液中蒸发出来的气化的溶剂五、蒸发操作的分类1．按二次蒸气是否被利用分1）单效蒸发不利用，直接排掉。

2） 多效蒸发 利用，前一效产生的二次蒸气被用作下一效的加热蒸气。