化工原理 蒸发ppt课件
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化工原理课件7 蒸发 (Evaporation)
7.3.1加热蒸汽的经济性
p1 p2 pn
t1 t 2 t n
7.3.1加热蒸汽的经济性
第一效:W1/D=1→D=W1 , 1kg生蒸汽在第一效中可产生 1kg的二次蒸汽,将此1kg二 次蒸(W1 )引入第二效又可 蒸发1kg水,即 第二效: W2= W1= D ,1kg生 蒸汽在双效中的总蒸发量 W= W1 + W2 = 2D , 则 W/D=2 依次类推: 第三效:W/D=3 ,…, n效 :W/D=n 。
0 tw, t w —— 溶剂在相应压力下的沸点。
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失—(1)溶液的沸点升高和杜林规则
如图7-4为不同浓度 NaOH水溶液的沸点与 对应压强下纯水的沸点 的关系,由图可以看出, 当NaOH水溶液浓度为 零时,它的沸点线为一 条 45 对角线,即水的 沸点线,其它浓度下溶 液的沸点线大致为一组 平行直线。
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
(2)液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响 按液面下处L/2溶液的沸腾温度来计算,液体在平均温度 下的饱和压力: 1
pm p Lg 2
式中
p ——液面上方二次蒸汽的压强(通常可以用冷凝器 压强代替),Pa; L ——蒸发器内的液面高度,m。
液柱静压强引起的溶液温度升高:
7.3 蒸发操作的经济性和操作方式
7.3.1
加热蒸汽的经济性
7.3.2 多效蒸发流程
7.3.3 7.3.4 7.3.5 蒸发设备的生产能力和效数的限制 提高加热蒸汽经济程度的其他措施 蒸发操作的最优化
7.3.1加热蒸汽的经济性
蒸汽的经济性:每1kg加热蒸汽所 能蒸发的水量(W/D) (或用溶液中 蒸发出1kg 水所需消耗的生蒸汽的量 D/W表示蒸汽的利用率)。若物料的 水溶液先预热至沸点后加入蒸发器, 忽略生蒸汽与产生的二次蒸汽的汽化 潜热的差异,不计热损失,则每1kg加 热蒸汽可汽化1kg水,即W/D =1。实 际上,由于有热损失等原因,W/D <1。 怎样才能节省加热蒸汽的消耗量, 提高生蒸汽的利用率呢? ① 利用二次蒸汽的潜热; ② 利用冷凝水的显热。
第七章-蒸发PPT课件
气体,否则不凝性气体在加热室内不断积累,将使此项热阻明显增加;
② 管壁热阻δ/λ一般可以忽略;
③ 管内壁液体一侧的垢层热阻Ri 取决于溶液的性质及管内液体的运动状
况。降低垢层热阻的方法是定期清理加热管,加快流体的循环速度,或加 入微量阻垢剂以延缓形成垢层;在处理有结晶析出的物料时可加入少量晶 种,使结晶尽可能地在溶液的主体中,而不是在加热面上析出;
②特点:
➢设计和操作时有较大的传热温差,以 使二次蒸汽获得足够的速度拉升液膜。
➢较高的传热系数,一次通过加热管即达 预定的浓缩要求
13
7.2 蒸发设备
编辑版ppt
第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
图7-6
(二)降膜式蒸发器 图7-6所示
①原理:其结构原理与升膜式类似。区别在于: 料液在蒸发器顶部加入,经加热管顶部液体分布 器,使液体成膜向下流动。 ②特点: ➢蒸发温和,液体滞留量少,过程反应灵敏易于 控制,利于提高产品质量。
➢长加热管,管长与直径之比: l/d = 50~100 传热系数增大
第七章-蒸发
➢液体下降管(又称循环管)不再受热。 增大密度差,强化循环。
➢液体循环速度可达1.5 m/s。
图7-3
10
编辑版ppt
7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
(三)强制循环蒸发器 如图7-4所示 ①结构:1.加热室 2.循环泵 3.循环管 4.蒸发室 5.气液分离挡板
15所示:
图 7
∣
15 蒸发 过程 溶液 浓度 变化
➢在初始浓度ω0 不太高的情况下,随水分蒸发量(W/F)的增加,溶液浓 度 ω 起初变化不大。只是在蒸发后期W/F较大时才显著上升。
《化工原理》课件—05蒸发
也可以用同压强 下水蒸汽的温度 直接查图求得不 同浓度下溶液得 沸点。
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中,液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力,因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化,液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
T=159°C, r=2091kJ/kg
0.2atm的二次蒸汽的潜热为
r´=2355kJ/kg
对于沸点进料,由式【5-9】得
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´,则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中: f 为校正系数,无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
由于蒸发过程中,只有溶剂 蒸发而溶质不挥发。所以对 于稳态过程,对溶质作物料 衡算。图【5-9】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此,可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液,可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入, 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜,
图【5-8】
2-2 液柱静压头引起的沸点变化
以前在计算沸点时均不考虑液柱深度的 影响。但在长管蒸发器中,液柱很高。 液体内部所受的压力大于液面所受的压 力,因此在计算沸点时应考虑这种影响 因素。
随着液柱高度的变化,液体内部的压强 在改变。通常取液柱中点的压强计算溶 液的沸点。
W F (1 xo ) 10000(1 68) 2440kg / h
x1
90
6atm的加热蒸汽的温度和潜热分别为
T=159°C, r=2091kJ/kg
0.2atm的二次蒸汽的潜热为
r´=2355kJ/kg
对于沸点进料,由式【5-9】得
D Wr 2440 2355 2748kg / h
2-1 溶质引起的沸点改变
一、经验公式计算 溶质引起的沸点改变值Δ΄主要与溶液的种类、溶 液中溶质的浓度和蒸发压力有关。
设操作压下溶液的沸点为tA和二次蒸汽温度为 T´,则
Δ΄ =tA- T´ =f Δ΄a 【5-1】
式中: f 为校正系数,无因次 Δ΄a可从手册中查取
Δ΄a是常压下溶液的沸点与纯水的沸点 的差值。
3-1 物料衡算
W,T´,I´
由于蒸发过程中,只有溶剂 蒸发而溶质不挥发。所以对 于稳态过程,对溶质作物料 衡算。图【5-9】
Fxo (F W )x1
【5-5】
因此,可求得蒸发水量W
W F (1 xo ) x1
【5-6】
F,xo,io 蒸发室
D,T,I 加热器
F-W,x1,i1
D,T,i
图【5-9】
1-3-2 降膜蒸发器
若蒸发浓度或粘度较 大的溶液,可用降膜 式蒸发器。原料液由 加热室的顶部进入, 通过分布器均匀地流 入加热管并在重力的 作用下形成下降的膜,
《蒸发》ppt课件(3篇)
现代节水农业常采用喷灌、 滴灌技术取代漫灌,节水 50%左右,这是为什么?
实验: 在你左手背滴一滴酒精, 在你右手背滴一滴水
你的实验结论是什么?
不同的液体蒸发快慢不一样。
通过以上实验,现在你最 想提一个什么问题?
你的猜想是什么?
图中哪些信息 支持你的猜想
狗为什么伸长舌头
酷热难耐,烦死了
通过这节课学习: 我学会了…… 使我感触最深的是…… 我发现生活中…… 我还感到疑惑的是……
4.实验只做一次,实验结束, 熄灭蜡烛,把材料放好。
这 时 候 需 要 水 蒸 发 得 更 快 一 些
这 时 候 需 要 水 蒸 发 得 更 快 一 些
这 时 候 需 要 水 蒸 发 得 更 快 一 些
这 时 候 需 要 水 蒸 发 得 更 快 一 些
(青岛版五年制)四年级科学上册课件
讨论:
刚洗好的衣服。晾晒在太 阳底下,一会就干了!衣 服上的水跑那里去了呢?
蒸发现象: 到第九页
一、蒸发的特点:
1.可在任何温度下进行。 2.只在液体表面发生的气化现象。
二、影响蒸发快慢的因素 科利实验
同样湿的衣服,晾在阳光下干得快,晾 在树荫下干得慢。这表明液体的温度越高, 蒸发得越快。
同样多的水,倒在碟子里干得快,装在 瓶子里干得慢,这表明液体的表面积越大, 蒸发得越快。
实验方法:每组两支温度计,拿出 后先观察两支温度计示数,然后在其中 一温度计的玻璃泡上用湿了酒精的棉花 抹湿,再观察两支温度计,观察温度计 示数的变化。
现象:包上棉花的那支温度计液柱 下降 ,温度降低。
思考:这说明什么?
这说明酒精蒸发时要从温
度计的玻璃泡上 吸热 ,使温度计 液柱 下降 。
大学化学《化工原理 蒸发》课件
pm p p p gL / 2
p:液面上的压强; L:加热管底部以上液层高; ρ:液体的平均密度。
§7.2 单效蒸发
14
=t( pp) t( p)
3. 管道流体阻力产生压降的影响
p < p′ 二次蒸汽饱和温度↓
⊿'''=1℃ (三) 蒸发器的生产能力和生产强度
生产能力: 单位时间内蒸发的水量, 即蒸发量 kg/h 大小取决于传热速率 Q
(1)循环速度较低,管内流速<0.5m/s;
(2)溶液粘度大、沸点高,有效温差小。
(3)设备的清洗和维修也不够方便。 应用广泛,适用于处理量大、结垢不严重的物系。
§7.4 蒸发设备
2. 悬筐式蒸发器(自然循环型)
优点:加热室可由顶部取出进行 清洗、检修或更换, 而且热损失也较小。
适用于易结晶或结垢溶液的蒸发
23
二、多效蒸发与单效蒸发的比较
多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小,
操作费比单效蒸发小; 注意:
操作费减小的幅度并不与效数成正比,
效数越多,操作费减小的幅度成下降趋势。
多效蒸发生产能力比单效蒸发小, 生产强度比单效蒸发小,
设备费比单效蒸发大。
效数越多,设备费增大的幅度越大。
§7.3 多效蒸发
§7.4 蒸发设备
34
缺点:
❖液柱静压头效应引起的温度差损失较大,要求 加热蒸汽有较高的压力。
❖设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房。
4. 强制循环蒸发器
循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制, 一般在2.5m/s以上。 适宜蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料。 能耗大。
§7.4 蒸发设备
35
(二)单程型蒸发器
化工原理课件7.蒸发
7. 蒸发
7.3.1 加热蒸汽的利用率
1、并流加料 、 物料与二次蒸汽同方向 相继通过各效。 相继通过各效。 优点: 各效压强逐效降 优点:(1)各效压强逐效降 低,料液可藉此压差自动 地流向后效。 地流向后效。 (2)末效负压操作,完成液 末效负压操作, 末效负压操作 完成液t 能量利用较为合理。 低,能量利用较为合理。 缺点: 缺点:末效 x ↑, t ↓⇒ µ ↑↑, 传热条件差 ⇒ A末 ↑
7. 蒸发
7.1 概述
二、蒸发操作的工程目的 1、 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 、 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 2、蒸发—结晶联合操作以获得固体溶液 、蒸发 结晶联合操作以获得固体溶液 3、脱除杂质,制取纯净的溶剂。 3、脱除杂质,制取纯净的溶剂。 三、蒸发操作的特点 目的: 目的:物质的分离 实质:热量传递。 实质:热量传递。 特点:含有不挥发溶液的沸腾传热。 特点:含有不挥发溶液的沸腾传热。
7. 蒸发
7.2.1 蒸发器
2、降膜式 、 其结构原理与升膜式类似。 其结构原理与升膜式类似。区别在 料液在蒸发器顶部加入, 于:料液在蒸发器顶部加入,底部得 到完成液; 到完成液;加热管顶部装有液体分布 器,以使液体成膜;对浓度较高,粘 以使液体成膜;对浓度较高, 度较大溶液也适用;结构较复杂。 度较大溶液也适用;结构较复杂。适 宜粘度50~450mPa.s。不易结晶的料液。 宜粘度 。不易结晶的料液。 降膜式液体分布
7. 蒸发
7.1 概述
一、概念 蒸发——含有不挥发性溶 蒸发 含有不挥发性溶 液在沸腾条件下受热, 液在沸腾条件下受热,使部分 溶剂汽化为蒸汽的操作。 溶剂汽化为蒸汽的操作。 蒸发操作的基本概念: 蒸发操作的基本概念: 加热蒸汽(生蒸汽 加热蒸汽 生蒸汽) 生蒸汽 二次蒸汽 单效蒸发 多效蒸发 常压蒸发 加压蒸发 减压蒸发
第六章 蒸发 (讲课PPT)
一般取
Δ 0.5 ~ 1.5K
由上述三个原因,全部传热温差损失为
Δ Δ Δ Δ
例 (习题1,p.218 ) ws = 0.30 的番茄酱,求Δ’ : (1)常压;(2)pvm = 95kPa
解 (1) 常压 ws = 0.30, 查表6-1
Δ " a 0.6K
V e S
沸点进料的单效蒸发操作,e ≈ 1 4.换ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ面积
SrS Φ A K(TS T1 ) K(TS T1 )
例题: 单效真空蒸发浓缩牛奶 ,进料流量1 5 0 0 g k/h, 固形物质量分数0 . 1 5, 温度8 0 C , 比热容3 . 9 0 k J( /k g K ) 。 加热蒸汽压力1 0 0 k P a ( 表压)。出料温 度6 0 C , 固形物 0 . 5 0 。假设热损失 5 % ,求(1 )水分蒸 发量和成品量; (2 )加热蒸汽耗量; (3 )蒸汽经济性;( 4 )若传热系 数为1 1 6 0 J / (2 m K), 求传热面积。 wF 15 解:(1) V F (1 ) 1500 (1 ) 1050kg/h wP 50
pm p ρ gh/ 2
6000 1030 9.81 4/2 26.2 103 Pa
查饱和水蒸气表, Tm 64.1 ℃
Δ ' Tm T 64.1 35.6 28.5K
Δ Δ Δ Δ
0.6 28.5 1.0 30.1K
2.2 单效蒸发的计算
五、蒸发操作特点
常见的蒸发是间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传
热过程。
1)溶液的沸点升高: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。
蒸发ppt课件
tT T0 T 150 100 50
如果蒸发的是30%的NaOH水溶液,在常压下其沸点是高于100℃。 若其沸点 t 120 ℃,则有效传热温差 t T0 t 150 120 30℃,t比 tT 所减小的值,称为传热温度差损失,简称温度差损失,用 表示
15
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
(2)蒸发的流程
2
7.1 概述
(3)加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气,而 蒸发的物料大多是水溶液,蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别,将加热的蒸汽称为加热蒸汽,而由溶液蒸发出来的蒸汽称 之为二次蒸汽。
(4)分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为:常压,加压,或者减压(真
'''1 ℃吗?
22
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
(4)效蒸发过程的计算 ①设计型计算:给定蒸发任务,要求设计经济上合理的蒸发器。 给定条件:料液流量 F ,浓度 w0 ,温度 t0 以及完成液浓度 w ; 设计条件:加热蒸汽的压强以及冷凝器的操作压强主要由可供使用
的冷却水温度来决定; 计算目的:根据选用的蒸发器形式确定传热系数K ,计算所需供热
12
(3)蒸发器传热面积的计算
由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热, tm T0 t ,且蒸发器的热负荷 Q Dr0 ,所以有
A Q Dr0 K (T0 t) K (T0 t)
13
7.2.1 单效蒸发的计算
(4)浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-21为NaOH水溶液从0℃为基准温度的焓浓图。
D F (i i0 ) W (I i) Q损 Is is
① 忽略浓缩热时 ② 浓缩热且I ct r
D F (ct c0t0 ) W (I ct) Q损 Is is
如果蒸发的是30%的NaOH水溶液,在常压下其沸点是高于100℃。 若其沸点 t 120 ℃,则有效传热温差 t T0 t 150 120 30℃,t比 tT 所减小的值,称为传热温度差损失,简称温度差损失,用 表示
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7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
(2)蒸发的流程
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7.1 概述
(3)加热蒸汽和二次蒸汽 蒸发需要不断的供给热能。工业上采用的热源通常为水蒸气,而 蒸发的物料大多是水溶液,蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了 区别,将加热的蒸汽称为加热蒸汽,而由溶液蒸发出来的蒸汽称 之为二次蒸汽。
(4)分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为:常压,加压,或者减压(真
'''1 ℃吗?
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7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
(4)效蒸发过程的计算 ①设计型计算:给定蒸发任务,要求设计经济上合理的蒸发器。 给定条件:料液流量 F ,浓度 w0 ,温度 t0 以及完成液浓度 w ; 设计条件:加热蒸汽的压强以及冷凝器的操作压强主要由可供使用
的冷却水温度来决定; 计算目的:根据选用的蒸发器形式确定传热系数K ,计算所需供热
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(3)蒸发器传热面积的计算
由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热, tm T0 t ,且蒸发器的热负荷 Q Dr0 ,所以有
A Q Dr0 K (T0 t) K (T0 t)
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7.2.1 单效蒸发的计算
(4)浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-21为NaOH水溶液从0℃为基准温度的焓浓图。
D F (i i0 ) W (I i) Q损 Is is
① 忽略浓缩热时 ② 浓缩热且I ct r
D F (ct c0t0 ) W (I ct) Q损 Is is
化工原理课件7.蒸发
节能效果:降低 能耗、减少排放、 提高生产效率
减排措施:采用清 洁能源、减少废气 排放、回收利用废 热等
采用高效 蒸发器, 提高蒸发 效率
优化工艺 流程,减 少能耗
采用节能 型设备, 如变频器、 节能泵等
回收利用 废热,如 冷凝水、 废气等
加强设备 维护,减 员技能, 减少操作 失误和能 耗浪费
物料的密度:影响蒸发操作 的液位和流速
物料的沸点:影响蒸发操作 的温度和压力
物料的粘度:影响蒸发操作 的传热和流动阻力
物料的表面张力:影响蒸发 操作的液滴形成和液滴尺寸
蒸发过程优化与节 能减排
蒸发过程能耗:主 要包括加热蒸汽、 冷却水、电能等
优化方法:采用高 效蒸发器、优化工 艺参数、提高传热 效率等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
食品加工:利用蒸发原理将食品中 的水分去除,得到干燥食品
环境控制:利用蒸发原理将空气中 的水分去除,得到干燥空气,用于 环境控制和空气净化
蒸发操作方式
定义:液体在常温常压下,通过与空气接触,自然蒸发成气体的过程。 特点:蒸发速度慢,蒸发量小,适用于低浓度、低沸点液体的蒸发。 应用:食品加工、医药生产、化工生产等领域。 注意事项:控制蒸发温度、防止液体飞溅、防止空气污染等。
原理:通过加热使液体沸腾, 产生蒸汽,将液体转化为蒸汽
特点:速度快,效率高,适用 于热敏性物料
设备:蒸发器、冷凝器、泵、 管道等
应用:食品、医药、化工等行 业
减压蒸发:通过降低压力使液 体蒸发,如真空蒸发、减压蒸 馏等
加热蒸发:通过加热使液体 蒸发,如蒸馏、煮沸等
自然蒸发:通过自然环境进 行蒸发,如晾晒、风干等
采用高效蒸发器,提高蒸发效率 采用热泵技术,降低能耗 采用冷凝水回收技术,减少废水排放 采用废热回收技术,提高能源利用率 采用清洁能源,减少化石燃料使用 采用智能化控制系统,优化蒸发过程
化工原理《蒸发》ppt
3.同时制备浓缩溶液和回收溶剂
(如中药生产中酒精浸出液的蒸发) 蒸发过程分类:1.加压蒸发、常压蒸发和减压蒸发 2.单效蒸发与多效蒸发 3.间歇蒸发和连续蒸发 蒸发操作的特点:1.溶液沸点升高 2. 热能的综合利用 3.溶液的工艺特性
6.2 蒸发设备
蒸发设备及其大致分类见下图示:
特点是溶液沿加热管壁呈膜装流 动而进行传热和蒸发,一次通过 加热室即可达到所要求的组成。 其突出优点是传热效率高,蒸发 速度快,溶液在蒸发器内停留时 间短,特别适用于热敏性物料的 蒸发。 垂直短管型蒸发器
Ⅱ.蒸发器的基本结构、操作特性及适用场合。
◆应重点掌握的内容 Ⅲ.蒸发过程计算(以单效为重点,包括溶液沸点升 高、物料衡算、热量衡算、传热面积计算等。) Ⅳ.蒸发操作的强化及节能途径。了解更多蒸发的流 程、与单效蒸发的比较及效数的限制。 ◆学习方法:在全面掌握传热知识的基础上,从分析蒸发操作的特点入手,理解 蒸发器结构特点及其多样性(适应物料工艺特点)、蒸发过程计算的复杂性(溶 液沸点升高)、提高蒸发器的生产强度的措施、蒸发操作的节能途径。
作用是能及时 排出加热室的 冷凝水,且能 阻止加热蒸汽 由排出管逸出, 同时却能排出 加热系统的不 凝性气体。
面安装真空系统,抽出冷凝器中的不凝性气体,一维持其所需的真空度。
蒸发:将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾,使部分挥 发性溶剂汽化并移除,从而获得浓缩溶液或回收溶剂的 操作。(其广泛应用于化工、轻工、制药、生物、食品 等行业)
工业上被蒸发 的溶液居多, 故本章以水溶 液为重点。
蒸发的目的:1.制取增浓的液体产品 (如牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩) 2.纯净溶液的制取(如淡化海水)
强制循环式蒸发 器,v循环 =2~5m/s, λ总 =1000~6000W/ (m2· ℃)
《蒸发化工原理》PPT课件
11/28/2020
14
2 单程型(膜式)蒸发器 溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动。溶液通
过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸 发器。
优点: •溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料 的蒸发; •整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度, 因而这种蒸发器的有效温差较大。
优点:结构简单,不需要固定的传热面, 热利用率高
适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的 溶液。
不适于处理能被燃烧气污染及热敏性的 溶液。
11/28/2020
20
(2)螺旋管蒸发器
在螺旋加热管中,要被蒸发的液体从顶部 流向底部,同时,沸腾膜与蒸汽并流流动,由 于加热管当然螺旋形状,在中等高度的设备中 可以容纳很长的管子,经过很长的管道流动中 产生的蒸汽对液膜施加一个很高的剪切力。为 此,弯曲的螺旋管将引起二次流,二次流被施 加在沿管轴的流动上,这此作用可促进湍流并 强化高粘情况下的热传递。
适用于达到高浓度和高粘度。为获得高的蒸发 比,这类蒸发器在高温度差下和单程操作。
11/28/2020
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7.2.2 蒸发器的选型
选型时,一般考虑以下原则: 溶液的粘度:蒸发过程中,溶液粘度变化的情况,是选型时很重 要的因素。 高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器,如强制循环型、降 膜式、刮板搅拌薄膜式等;
③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,等等。需 要根据物料的特性和工艺要求,选择适宜的蒸发流程和设备。
11/28/2020
4
7.1.4 蒸发操作的分类
1.按二次蒸气的利用情况分:单效蒸发和多效蒸发
化工原理课件(天大版)第五章 蒸发
液层静压引起的温度差损失为:
t m t o
(3)二次蒸汽的阻力损失引起的此项影响很小, 通常取 1 ℃左右。
二、单效蒸发器的计算
已知:F、x0、t0、x 计算内容: L、 W、加热蒸汽量D、加热面积
1、物料衡算
L F W Lx Fx 0
x0 W F1 x
2)降膜式蒸发器
料液是从蒸发器的顶部加入,在重力 作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中 蒸发增浓,在其底部 得到浓缩液。 降膜式蒸发器可以 蒸发浓度较高、粘度 较大(0.05~0.45 Pa· s) 、蒸发量较小、热敏 性的物料。但因液膜 在管内分布不易均匀, 传热系数比升膜式蒸 发器的较小,仍不适 用易结晶或易结垢的 物料。
加热管直径约 为25~50mm, 管长和管径之 比约为100~ 150
分离器
合物在分离器内分离。
优点: 溶液在蒸发器中不循环,停留时间很短, 因而特别适用于热敏性物料的蒸发; 整个溶液的浓度,不象循环型那样总是 接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器 的有效温差较大。 由于溶液呈膜状流动,因而对流传热系 数较大。 缺点: 对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜, 此时,对流传热系数将明显下降。 适用场合: 适用于黏度较小的(小于0.05Pa· s)、蒸发量较大、易受热 分解的热敏性溶液者;不适用于粘度很大,易结晶或易结垢的物 料的蒸发。
2、单程型蒸发器
间壁 循环式 式蒸 发器
升膜式蒸发器-----价廉 降膜式蒸发器-----价廉 单程式(膜式): 刮板式蒸发器 升-降膜式蒸发器 溶液不循环带来好处有: (1)溶液在蒸发器中的停留 时间很短,因而特别适用于热 敏性物料的蒸发; (2)整个溶液的浓度,不象 循环型那样总是接近于完成液 的浓度,因而这种蒸发器的有 效温差较大。
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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。
自然循环型:由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环型:依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 。
.
6
1.中央循环管式(标准式)蒸发器
加热蒸汽:加热室管束环隙内 溶液:加热室管束及中央循环管内, 受热时,由于中央循环管单位体积 溶液受热面小,使得溶液形成由中 央循环管下降,而由其余加热管上 升的循环流动。
适于处理浓缩过程中粘度变化大 的溶液、厂房有限制的场合
升膜加 热室
预热室
降膜加 热室
.
16
4. 刮板薄膜式蒸发器
它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板 , 刮 板 端 部 与 加 热 管 内 壁 间 隙 固 定 在 0.75 ~ 1.5mm之间,依靠刮板的作用使溶液成膜状分 布在加热管内壁面上。
适于处理有晶体析出或易结垢的溶液
.
10
5. 强制循环型蒸发器
在加热室设置循环泵,使溶液沿加热室方 向以较高的速度循环流动。 优点:
✓循环速度高 ✓晶体不易粘结在加热管壁 ✓对流传热系数高
缺点:
动力消耗大 对泵的密封要求高 加热面积小
适于处理粘度大,易结垢、有晶体析出的 溶液。
.
11
(二)单程型(膜式)蒸发器
.
2
二、蒸发流程
稀溶液(料液)经过预热加 入蒸发器。蒸发器的下部是由许 多加热管组成的加热室,在管外 用加热蒸汽加热管内的溶液,并 使之沸腾汽化,经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的 上部为蒸发室,汽化所产生的蒸 汽在蒸发室及其顶部的除沫器中 将其中夹带的液沫易于分离,然 后送往冷凝器被冷凝而除去。
.
13
2 . 降膜蒸发器
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,在分离器内进 行汽液分离后完成液由分离室 底部排出。
适于处理:浓度高、粘度较大(0.05~0.45 Pa·s)的溶液。 不适于处理:易结晶、பைடு நூலகம்垢的溶液。
溶液由蒸发器上部沿切线方向加入,在重力和 旋转刮板带动下,在加热管内壁上形成旋转下降 的液膜,在下降过程中通过接收加热管外加热蒸 汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发,底部得到 完成液,二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷 凝器。
缺点:结构复杂,动力消耗大,传热面积小, 处理能力低。 适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液
提高; ✓ 结垢程度小。
适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液
.
9
4. 列文蒸发器
特点是在加热室上部设置沸腾室,加热室 中的溶液因受到附加液柱的作用,必须上 升到沸腾室才开始沸腾,这样避免了溶液 在加热管中结垢或析出晶体。 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
料液 加热蒸汽
中央循环管
优点:溶液循环好;传热效率高;结构紧凑、制造方便、操作可靠 缺点:循环速度低;溶液粘度大、沸点高;不易清洗 适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液
.
7
2. 悬筐式蒸发器
加 热 室 像 个 筐 , 悬 挂 在 蒸 发 器 壳 体 的 下 部,可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上部 进入加热室,在管间放热加热管内溶液使 其上升,而沿悬筐外壁与蒸发器内壁间环 隙通道向下循环流动。 优点:
.
3
蒸发流程的两个必要的组成部分:
➢加热溶液使溶剂汽化—蒸发器 ➢不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器
二次蒸汽
热源
水蒸气
蒸发时蒸汽
水蒸气
加热蒸汽 二次蒸汽
溶剂S
溶剂S 溶质A(不挥发)
加热
通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。
.
4
蒸发设备
蒸发设备
蒸发器 辅助设备
加热室
分离室
除沫器(汽液分离器)
冷凝器
真空装置
.
14
这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器,以保证溶液均匀 成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
.
15
3 . 升-降膜式蒸发器
蒸发器由升膜管束和降膜管束组 合而成,蒸发器的底部封头内有 一隔板,将加热管束分成两部分。 溶液由升膜管束底部进入,流向 顶部,然后从降膜管束流下,进 入分离室,得到完成液。
.
12
1. 升膜蒸发器
原理:溶液预热到接近沸点时由蒸发器底 部送入,进入加热管时立即受热沸腾汽化, 溶液在高速上升的二次蒸汽带动下,沿管 壁边呈膜状向上流动边蒸发。到达分离室 后,完成液与二次蒸汽分离后由分离室底 部排出。
✓ 适于处理蒸发量较大的稀溶液,热 敏性和易生泡沫的溶液; 不适于浓度高、粘度大、有晶体析 出溶液的蒸发。
.
17
(三) 蒸发器的选型
选型时,一般考虑以下原则:
溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动。溶液通 过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸 发器。
优点: •溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料 的蒸发; •整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度, 因而这种蒸发器的有效温差较大。
用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。
➢溶 液 循 环 速 度 高 , 改 善 了 管 内 结 构情况 ➢传热速率较高
缺点:
➢设备费高 ➢占地面积大 ➢加热管内溶液滞留量大
适于处理易结垢,有晶体析出的溶液
.
8
3 .外热式蒸发器
这种蒸发器将加热室与分离室分 开,采用较长的加热管。
优点: ✓ 降低了整个蒸发器的高度,便于清
洗和更换; ✓ 循环速度较高,使得对流传热系数
第五章 蒸 发
.
1
第一节 概 述
一、基本概念
定义:
将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。
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特 性使两者实现分离。
蒸发操作的目的: ➢获得浓缩的溶液,直接作为成品或半成品。
➢脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程
➢去除杂质。
用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化,并移去, 由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通,其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
.
5
一、 蒸发器的型式与结构
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况,分为两大类:循 环型和单程型(不循环)。 (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。
自然循环型:由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环型:依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 。
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1.中央循环管式(标准式)蒸发器
加热蒸汽:加热室管束环隙内 溶液:加热室管束及中央循环管内, 受热时,由于中央循环管单位体积 溶液受热面小,使得溶液形成由中 央循环管下降,而由其余加热管上 升的循环流动。
适于处理浓缩过程中粘度变化大 的溶液、厂房有限制的场合
升膜加 热室
预热室
降膜加 热室
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4. 刮板薄膜式蒸发器
它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板 , 刮 板 端 部 与 加 热 管 内 壁 间 隙 固 定 在 0.75 ~ 1.5mm之间,依靠刮板的作用使溶液成膜状分 布在加热管内壁面上。
适于处理有晶体析出或易结垢的溶液
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5. 强制循环型蒸发器
在加热室设置循环泵,使溶液沿加热室方 向以较高的速度循环流动。 优点:
✓循环速度高 ✓晶体不易粘结在加热管壁 ✓对流传热系数高
缺点:
动力消耗大 对泵的密封要求高 加热面积小
适于处理粘度大,易结垢、有晶体析出的 溶液。
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(二)单程型(膜式)蒸发器
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二、蒸发流程
稀溶液(料液)经过预热加 入蒸发器。蒸发器的下部是由许 多加热管组成的加热室,在管外 用加热蒸汽加热管内的溶液,并 使之沸腾汽化,经溶缩后的完成 液从蒸发器底部排出。蒸发器的 上部为蒸发室,汽化所产生的蒸 汽在蒸发室及其顶部的除沫器中 将其中夹带的液沫易于分离,然 后送往冷凝器被冷凝而除去。
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2 . 降膜蒸发器
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,在分离器内进 行汽液分离后完成液由分离室 底部排出。
适于处理:浓度高、粘度较大(0.05~0.45 Pa·s)的溶液。 不适于处理:易结晶、பைடு நூலகம்垢的溶液。
溶液由蒸发器上部沿切线方向加入,在重力和 旋转刮板带动下,在加热管内壁上形成旋转下降 的液膜,在下降过程中通过接收加热管外加热蒸 汽夹套中蒸汽冷凝热量而被不断蒸发,底部得到 完成液,二次蒸汽上升至顶部经分离器后进入冷 凝器。
缺点:结构复杂,动力消耗大,传热面积小, 处理能力低。 适于处理易结晶、易结垢、高粘度的溶液
提高; ✓ 结垢程度小。
适于处理易结垢、有晶体析出、处理量大的溶液
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4. 列文蒸发器
特点是在加热室上部设置沸腾室,加热室 中的溶液因受到附加液柱的作用,必须上 升到沸腾室才开始沸腾,这样避免了溶液 在加热管中结垢或析出晶体。 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
料液 加热蒸汽
中央循环管
优点:溶液循环好;传热效率高;结构紧凑、制造方便、操作可靠 缺点:循环速度低;溶液粘度大、沸点高;不易清洗 适于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液
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2. 悬筐式蒸发器
加 热 室 像 个 筐 , 悬 挂 在 蒸 发 器 壳 体 的 下 部,可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上部 进入加热室,在管间放热加热管内溶液使 其上升,而沿悬筐外壁与蒸发器内壁间环 隙通道向下循环流动。 优点:
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蒸发流程的两个必要的组成部分:
➢加热溶液使溶剂汽化—蒸发器 ➢不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器
二次蒸汽
热源
水蒸气
蒸发时蒸汽
水蒸气
加热蒸汽 二次蒸汽
溶剂S
溶剂S 溶质A(不挥发)
加热
通常采用冷凝的方式将二次蒸汽排除。
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蒸发设备
蒸发设备
蒸发器 辅助设备
加热室
分离室
除沫器(汽液分离器)
冷凝器
真空装置
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这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器,以保证溶液均匀 成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
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3 . 升-降膜式蒸发器
蒸发器由升膜管束和降膜管束组 合而成,蒸发器的底部封头内有 一隔板,将加热管束分成两部分。 溶液由升膜管束底部进入,流向 顶部,然后从降膜管束流下,进 入分离室,得到完成液。
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1. 升膜蒸发器
原理:溶液预热到接近沸点时由蒸发器底 部送入,进入加热管时立即受热沸腾汽化, 溶液在高速上升的二次蒸汽带动下,沿管 壁边呈膜状向上流动边蒸发。到达分离室 后,完成液与二次蒸汽分离后由分离室底 部排出。
✓ 适于处理蒸发量较大的稀溶液,热 敏性和易生泡沫的溶液; 不适于浓度高、粘度大、有晶体析 出溶液的蒸发。
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(三) 蒸发器的选型
选型时,一般考虑以下原则:
溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动。溶液通 过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸 发器。
优点: •溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料 的蒸发; •整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度, 因而这种蒸发器的有效温差较大。
用于热敏性、高粘性、易结垢产品的浓缩、蒸馏或提纯。
➢溶 液 循 环 速 度 高 , 改 善 了 管 内 结 构情况 ➢传热速率较高
缺点:
➢设备费高 ➢占地面积大 ➢加热管内溶液滞留量大
适于处理易结垢,有晶体析出的溶液
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3 .外热式蒸发器
这种蒸发器将加热室与分离室分 开,采用较长的加热管。
优点: ✓ 降低了整个蒸发器的高度,便于清
洗和更换; ✓ 循环速度较高,使得对流传热系数
第五章 蒸 发
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第一节 概 述
一、基本概念
定义:
将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。
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特 性使两者实现分离。
蒸发操作的目的: ➢获得浓缩的溶液,直接作为成品或半成品。
➢脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程
➢去除杂质。
用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化,并移去, 由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通,其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
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5
一、 蒸发器的型式与结构
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况,分为两大类:循 环型和单程型(不循环)。 (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。