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第六章 蒸发第一节 概述Key words: Evaporation, Single effect evaporation一、蒸发的概念：挥发性溶剂，不挥发溶质――加热、沸腾－→ 溶剂部分汽化；溶液浓缩 热量供给 → 汽化 → 热量衡算 ← 传热速率方程特点 蒸汽移出 → 浓缩 → 物料衡算沸腾现象 溶液 → 沸点升高装置： 下部有加热室（管式换热器）管外：加热饱和蒸汽蒸发器 管内：溶液沸腾汽化浓缩液底部排出上部：分离室 蒸汽与液沫分离，挡板除沫冷凝器二、蒸发过程的分类：⑴ 操作压力 常压 沸点>100℃ 饱和蒸汽压力高减压 沸点低：①↑Δt m ② 可利用废汽③ 热敏性物质 ④ 沸点温度低，减少热损失 缺点：①真空装置 ②沸点↓，μ↑，α↓，K ↓③二次蒸汽t ↓, 冷凝器温差⑵ 二次蒸汽利用 单效蒸发多效蒸发 二次蒸汽用于下一效操作压力、沸点低于上效⑶操作情况 连续式 以X 1出料 沸点最高间隙式 一次加料→最终X 1出料连续加料 维持液面，X 1一次出料间隙式时，x 值一直变化t t t ∆>∆∆初终终（连续）＝ ∴间隙式生产能力>连续式（操作情况下），但间隙式存在非生产时间。
三、蒸发过程总结：① 实质是传热过程 ②沸点升高，传热温差小于蒸发纯溶剂③重视体系特性 结垢、结晶热敏物质粘度与腐蚀性等第二节 单效蒸发Key words ： Evaporation, Single-effect evaporation, Boiling point elevation, D Ühring's rule, Effect of liquid head and friction讨论对象：连续稳态操作已知条件：加料量F kg/h ；质量分数0x ； 初温0t ；要求完成液浓度1x加热蒸汽 T S (p S ) 饱和蒸汽； 操作压力p C任务：①计算水分蒸发量（二次蒸汽量）W kg/h②加热蒸汽消耗量D kg/h③蒸发器传热面积S一、单效蒸发器的计算： 物料衡算热量衡算传热速率方程沸点升高关系式1、蒸发量w ：以单位时间为基准，物料衡算：01()F x F w x =-⇒0101(1)x w F x Fx x F w =-=-2、加热蒸汽消耗量D ：以单位时间为基准，焓衡算，0℃焓值为001101()()()()w L w LDH Fh wH Dh F w h Q Q D H h F h h w H h Q '+=++-+'=-=-+-+ :H ()S S T p 下饱和蒸汽的焓值；:H ' 二次蒸汽焓值w h ：S T 下饱和冷凝水的焓值；01,h h 使用焓浓图查得。
蒸发蒸发操作的特点：蒸发是将非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气话，溶液浓缩得到浓溶液的过程。
1.1 蒸发的基本流程：蒸发过程的两个必要组成部分是加热溶剂使水蒸气汽化和不断除去汽化的水蒸气，前一部分在蒸发器内进行，后一部分在冷凝器完成。
蒸发器实质上是一个换热器，由加热室和分离室两部分组成，加热室通常用饱和水蒸气加热，从溶液中蒸发出来的水蒸气在分离室分离后从蒸发器引出，为了防止液滴随蒸汽带出，一般在蒸发器顶部设有气液分离用的除沫装置从蒸发器蒸出的蒸汽称为二次蒸汽，在多效蒸发中，二次蒸汽用于下一效的物料加热。
冷却水从冷凝器顶加入，与上升的蒸汽接触，将它冷凝成水从下部排出，不凝气体从顶部排出。
通常不凝气体来源有两个方面，料液中溶解的空气和系统减压操作时从周围环境中漏入的空气。
料液在蒸发器中蒸浓达到要求后称为完成液，从蒸发器底部放出，是蒸发操作的产品。
1.1.2 蒸发的操作方法根据各种物料的特性和工艺要求，蒸发过程可以采用不同的操作条件和方法。
常压蒸发和减压蒸发据操作压力不同，蒸发过程可以分为常压蒸发和减压蒸发，常压蒸发是指冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力为大气压或略高于大气压，此时系统中的不凝气依靠本身的压力从冷凝器排出。
减压蒸发冷凝器和蒸发器溶液侧的操作压力低于大气压，此时系统中的不凝气需用真空泵抽出。
减压蒸发较常压蒸发具有如下优点：①在加热蒸汽压强相同的情况下，减压蒸发时溶液的沸点低，传热温差可以增大，当传热量一定时，蒸发器的传热面积可以相应地减小；②可以蒸发不耐高温的溶液；③可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂；④操作温度低，损失于外界的热量也相应地减小。
但是，减压蒸发也有一定的缺点，这主要是由于溶液沸点降低，黏度增大，导致总的传热系数下降，同时还要有减压装置。
单效蒸发和多效蒸发根据二次蒸汽是否用来作为另一蒸发器的加热蒸汽，蒸发过程分为单效蒸发和多效蒸发。
单效蒸发中加热蒸汽在冷凝器中用水冷却排出。
多效蒸发中，第一个蒸发器蒸出的二次蒸汽用作第二个蒸发器的加热蒸汽，第二个蒸发器蒸出的二次蒸汽用作第三个蒸发器的加热蒸汽，以此类推，串联蒸发器的个数称为效数。
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。
