河北工业大学化工原理蒸发

氯化铵蒸发

河北工业大学2015届本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：6t/h氯化铵废水四效蒸发装置设计专业（方向）：过程装备与控制工程学生信息：学号：117197 姓名：齐鹏班级：过程C112指导教师信息：教师号：89015 姓名:史晓平职称：副教授报告提交日期：2015-03-27内容要求：（1.阐述工作过程，遇到的问题，解决问题的方法效果启示，任务书要求进度完成情况2.毕业论文的前期报告要求提交文献综述）。

一．工作过程开学到校后，从老师那里拿到设计任务书，并听老师简单说了一下用蒸发工艺处理氯化铵废水，然后自己看《化工原理》这部分蒸发，大体了解了蒸发工艺及蒸发中要用到的一些设备，然后查阅关于用蒸发处理氯化铵废水的文献，了解了现在工业中处理氯化铵废水常用的几种方法，有多效蒸发，MVR技术，膜技术等，综合各种方法的优缺点，最后决定采用降膜蒸发器和强制循环蒸发器组合的一套工艺设备，并采用错流的形式。

二．工作问题1.采用什么样的蒸发器蒸发氯化铵效率高，四效蒸发中料液采用什么流动方式合理？2.都可以采取哪些措施，使氯化铵蒸发工艺更节能？3.氯化铵的结晶采用什么形式比较好？三．解决方法1.在多效蒸发中, 常见的操作流程有顺流、逆流、平流和错流。

顺流流程由于后效溶液的浓度较前效高, 且温度又较低, 所以随溶液浓度的提高导致粘度逐渐增加, 致使传热系数下降。

逆流流程中, 第一效蒸发器中溶液的温度和浓度都很高, 设备腐蚀相当严重。

上述两种流程虽各有特点, 但都不适合低浓度氯化铵废水的蒸发。

鉴于此种情况,基于氯化铵特殊的物理化学性质，又参考赵斌等提出的三效错流降膜真空蒸发低浓度氯化铵废水工艺，最后采用错流的形式，并且在一，二，四效采用降膜真空蒸发器，三效采用强制循环蒸发器。

2.节能是蒸发操作应予以考虑的重要问题，大体有三种方法，1提高生产强度，2多效蒸发3额外蒸汽的引出。

根据U=1/r k T,提高生产强度可以加大传热温差（1提高加热的温度2采用真空蒸发以降低溶液的沸点）提高生产强度还可以提高蒸发器的传热系数，蒸发器的传热系数主要取决于蒸发器的结构操作方式和溶液的物理性质（1合理的设计蒸发器结构，已建立良好的溶液循环流动，2及时排除加热室中的不凝气体，经常清除垢层等均可提高传热系数）。

化工原理第七章蒸发02

总的温度差损失:
阻力引起的温度差损失通过估算即可，约 1℃
7
7.3 多效蒸发
多效蒸发是将多个蒸发器（如图所示为三个）连接起来的系统.
➢后一效的操作压力和溶液沸点均较前一效低； P1 P2 P3 t1 t2 t3 ➢在第一效加入新鲜的加热蒸汽，所产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽。因此多效蒸发明显地减少了加热蒸汽的消耗量；
总费用设备费
操作费
效数
10
7.3.3 多效蒸发流程
（1）并流流程的特点：
① 料液可自动流入下一效，无需泵输送；
②溶液会发生闪蒸而产生
并流流程按料液与二次蒸汽的走向分为逆错流流流流程程
平流流程
二次蒸汽
冷却水
料液
P
更多的蒸汽；
加热
③传热推动力依次减小；
蒸汽
④ 传热系数K依次减小；
冷凝水
水适用场合：并流流程适宜处理
传热系数亦较大。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。
适用场合：适用于黏度大、易结晶、易结垢的物系。
蒸发室挡板沸腾室
加热室
18
外热式蒸发器
加热室单独放置，其优点可以降低整个蒸发器的高度，便于清洗和更换；可将加热管做得长些，循环管不受热，从而加速液体循环。循环速度可达1.5m/s。
第七章蒸发
图7-3
1
第七章蒸发
已知：单效蒸发器，A＝30m2，t0=30℃，t=100 ℃，NaOH:x0=20%，x=50%。加热蒸汽P1＝284kPa（绝)，蒸发室P2=19.6kPa，K＝1000W·m-2·K-1， Ql=0.03Q （浓缩热不可忽略）

化工原理蒸发器课程设计

化工原理蒸发器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解化工原理中蒸发器的概念、分类及工作原理；2. 学生能掌握蒸发器在化工过程中的应用及作用；3. 学生能了解蒸发器操作中的主要参数及其对蒸发效果的影响。

技能目标：1. 学生能运用所学知识分析蒸发器操作中存在的问题，并提出改进措施；2. 学生具备设计简单蒸发器系统及流程的能力；3. 学生能够运用相关软件对蒸发器进行模拟和优化。

情感态度价值观目标：1. 学生培养对化工原理学科的兴趣，增强学习积极性；2. 学生树立安全、环保意识，认识到化工技术在生产生活中的重要性；3. 学生培养团队协作精神，提高沟通与表达能力。

课程性质分析：本课程为化工原理课程的一部分，以理论教学为主，实践操作为辅。

通过本课程的学习，使学生掌握蒸发器的基本原理，为后续的化工实践打下基础。

学生特点分析：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和工程观念，对实际化工设备有一定的了解，但可能对蒸发器的工作原理和实际应用掌握不足。

教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，培养学生的创新意识；3. 注重团队合作，提高学生的沟通与表达能力。

二、教学内容1. 蒸发器基本概念：蒸发器的定义、分类及在化工生产中的应用；2. 蒸发器工作原理：热力学原理、传热传质过程、影响蒸发效率的因素；3. 蒸发器主要结构及性能参数：加热面积、蒸发速率、温差、蒸汽压力等；4. 蒸发器的设计与计算：根据物料特性、工艺要求进行蒸发器选型、计算；5. 蒸发器操作与控制：操作要点、常见问题及解决办法、安全防护措施；6. 蒸发器在化工生产中的应用案例分析：实际生产中蒸发器的使用情况及优化措施。

教学大纲安排：第一课时：蒸发器基本概念、分类及在化工生产中的应用；第二课时：蒸发器工作原理、影响蒸发效率的因素；第三课时：蒸发器主要结构及性能参数、设计与计算方法；第四课时：蒸发器操作与控制、安全防护措施；第五课时：蒸发器应用案例分析、讨论与实践。

化工原理-蒸发

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。

《化工原理》第六章蒸发.

三、溶液的沸点和温度差损失
1.溶液的沸点
溶液中溶质不挥发，在相同的条件下溶液的蒸汽压比纯溶剂的蒸汽压要低，因而相同压力下溶液的沸点总是比相同压力下水的沸点，即二次蒸汽的温度高。例如，常压下20%（质量分数）NaOH水溶液的沸点为108.5℃，而饱和水蒸汽的温度为100℃ ，溶液沸点升高8.5℃。
1．水分蒸发量的计算
对图6-2所示单效蒸发器作溶质的衡算，得
Fw0 (F W )w1
或
W F1 w0 w1
（6-1）
第二节单效蒸发
式中Biblioteka ——原料液的流量，kg/h；
——单位时间从溶液中蒸发的水分量，即蒸
发量，kg/h；
——原料液中溶质的质量分数；
——完成液中溶质的质量分数。
第三节多效蒸发
图6-4 逆流加料法的蒸发流程示意图
第三节多效蒸发
优点：（1）蒸发的温度随溶液浓度的增大而增高，这样各效的黏度相差很小，传热系数大致相同；（2）完成液排出温度较高，可以在减压下进一步闪蒸增浓。缺点：（1）辅助设备多，各效间须设料液泵；（2）各效均在低于沸点温度下进料，须设预热器（否则二次蒸汽量减少），故能量消耗增大。一般来说，逆流加料法宜于处理黏度随温度和浓度变化较大的料液蒸发，但不适用于热敏性物料的蒸发。
管道阻力引起的温度差损失。，其''' 值一般取为1℃
第三节多效蒸发
一、多效蒸发的操作原理
由蒸发器的热量恒算可知，在单效蒸发器中每蒸发1㎏的水需要消耗1㎏多的生蒸汽。在大规模的工业生产中，水分蒸发量很大，需要消耗大量的生蒸汽。如果能将二次蒸汽用作另一蒸发器的加热蒸汽，则可减少生蒸汽消耗量。由于二次蒸汽的压力和温度低于生蒸汽的压力和温度，因此，二次蒸汽作为加热蒸汽的条件是：该蒸发器的操作压力和溶液沸点应低于前一蒸发器。采用抽真空的方法可以很方便地降低蒸发器的操作压力和溶液的沸点。每一个蒸发器称为一效，这样，在第一效蒸发器中通入生蒸汽，产生的二次蒸汽引入第二效蒸发器，第二效的二次蒸汽再引入第三效蒸发器，以此类推，末效蒸发器的二次蒸汽通入冷凝器冷凝，冷凝器后接真空装置对系统抽真空。于是，从第一效到最末效，蒸发器的操作压力和溶液的沸点依次降低，因此可以引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器，仅第一效需要消耗生蒸汽，这就是多效蒸发

化工原理-蒸发(第五章2)

来衡量其生产能力。
Q KS T t1
2
二、蒸发器的生产强度
生产强度单位传热面积上单位时间内蒸发的水量，用
U表示，其单位为kg/（m2∙h），即
U W S
生产强度是评价蒸发器优劣的重要指标。对于给定的蒸发量而言，生产强度越大，则所需的传热面积越小，因而蒸发设备的投资越省。
3
二、蒸发器的生产强度
图5-16 并流加料的三效蒸发装置流程示意图
9
一、并流(顺流)加料法的蒸发流程
优点后效蒸发室的压强要比前效的低，故溶液
在效间的输送可以利用效间的压强差，而不必另外用泵。
后效溶液的沸点较前效的低，故前效的溶液进入后效时，会因过热而自动蒸发(称为自蒸发或闪蒸)，因而可以多产生一部分二次蒸汽。
10
多效蒸发的效数应有一定的限制： ①随着效数增加，温度差损失加大；
②随着效数的增加，虽然(D/W)min不断减小，
但所节省的蒸汽消耗量也越来越少； ③随着效数增加，蒸发强度不断降低，设
备投资费用增大。最佳效数要通过经济权衡决定，单位生产
能力的总费用最低时的效数即为最佳效数。
20
第5章蒸发
5.3 多效蒸发 5.3.1 多效蒸发的操作流程 5.3.2 多效蒸发的计算（自学） 5.3.3 多效蒸发和单效蒸发的比较 5.3.4 提高加热蒸汽经济性的其他措施
18
三、蒸发器的生产能力和生产强度
三效蒸发和单效蒸发的传热速率基本上相同，因此生产能力也大致相同。
但生产强度不相同，即三效蒸发时的生产强度(单位传热面积的蒸发量)约为单效蒸发时的三分之一。
多效蒸发中，加热蒸汽经济性的提高是以降低蒸发强度为代价换得的。
19
四、多效蒸发中效数的限制及最佳效数

化工原理-蒸发

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根据操作压力不同，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。

化工原理-蒸发

30
循环型蒸发器
列文式蒸发器
加热室上增设沸腾室，溶液的沸腾传热有加热室转移到沸腾室.
过程原
优点：避免加热管表面结晶和结垢，适于粘度
理大的溶液，传热系数大
与装
缺点：液柱静压头引起
备的温差损失大。
31
单程型蒸发器
升
膜
式
蒸
过程原
发器
理
与
装
备
降膜式蒸发器
33
单程型蒸发器
E1 E2
W1
W2
则 W1=D W2=W1-E1=D-E1
D t1
t2
过程
W3=W2-E2=D-E1-E2
原水蒸发总量：W= W1 + W2 + W3=3D-2E1-E2
理与
D W 2 E1 1 E2
装
33 3
备推广至n效： D W n 1 E1 n 2 E2 1 En 1
5
单效蒸发物料衡算
水分蒸发量W
总物料衡算： F = L ＋W
过溶质不变： F x0 Lx F W x
程
原理
水分蒸发量：
W
F
1
x0 x
与
装备
完成液浓度：
x F x0 F W
F x0 t0 h0 c0
D, Ts , Hs
W, T, H
蒸发室
加热 L , x, 室 t , c, h
D, Ts, hs
装
备
35
单程型蒸发器刮板式冷凝器
过程原理与装备
36
浸没燃烧式蒸发器
过程原理与装备
37
除沫器、冷凝器和真空装置除沫器

化工原理第五章蒸发

加热室 D, Ts ,hs
完成液 L，t，h, c
按教材上的符号写：忽略c p 0，c p1差别，且H ′ − c p1t1 ≈ r ′ D= FcP 0 ( t1 − t0 ) + wr ′ + QL r
三、加热面积A的计算加热面积的计算
bdo do do 1 1 = + RO + + Ri + Ko αo λdm di αidi
理论上：理论上：一效1kg蒸汽→1kg水蒸汽→ 一效蒸汽水
一、多效蒸发流程
并流流程逆流流程按料液与二次蒸汽的走向分为错流流程平流流程
并流流程：并流流程：
思考：大小顺序？思考：P1、 P2、 P3大小顺序？
P1 > P2 > P3 T1 > T2 > T3
完成液
逆流多效蒸发器
∆tm = Ts − t = Ts − T − ∆
冷却水
证明：证明：
多效与单效相比，生产能力低、生产强度小。多效与单效相比，生产能力低、生产强度小。料液
T
P
单效：单效：Q = KA∆t m
三效：三效：Q1 = K1 A ∆t m 1 3 A Q2 = K 2 ∆t m 2 3 A Q3 = K 3 ∆t m 3 3
冷凝水水完成液单效蒸发器
5、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）沸点升高，溶剂 3）、重视体系特性）结垢、结垢、结晶热敏物质粘度与腐蚀性等
二、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
单效蒸发器的计算
已知：已知：F、x0、t0、x 计算内容：计算内容： L、 W、加热蒸汽量、加热面积、加热蒸汽量D、

化工原理蒸发.

4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度
1、蒸发器的生产能力生产能力 Q AKT t1 2、生产强度单位时间单位传热面积上蒸发的水量将蒸发装置（包括冷凝器、泵等辅助设备）的总投资折算成单位传热面积的设备费表示。
W 生产强度 U A
4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度
设Q损=0，料液预热至沸点加入，则t0=t=tb
Q Fcp0 (t1 t0 ) Wr
W Q 1 U Kt m A Ar r

4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度
3、提高蒸发强度的措施 1、加大传热温差——真空蒸发 T 受锅炉额定压强限制
tm T t1

t1 真空蒸发
将二次蒸汽引入冷器冷凝一般须用真空泵不断将不凝性气体抽除。
1、蒸发水量的计算
因溶质蒸发过程不挥发，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
4.2.1 单效蒸发设计计算
Fx0 ( F W ) x1 Lx1
水分蒸发量：
二次蒸汽
原料F, x0, t0, cp0 , h0 W, T/,H/ 蒸发室加热室
x0 W F (1 ) x1
蒸发器的型式标准式（自然循环）标准式（强制循环）总传热系数K, W/(m2· K) 600-3000 1200-6000
悬筐式
外热式（自然循环）外热式（强制循环）升膜式降膜式刮板式
600-3000
1200-6000 1200-7000 1200-6000 1200-3500 600-2000
0 )与或者说溶液在两种压力下的沸点之差( t A t A
溶剂在相应的压力下沸点之差( t t 0 )的比值为 W W 一常数。即： t t 0

化工原理第5章_蒸发

最常用的为杜林法则，即一定浓度的某种溶液的沸点为相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：
（二）按操作压强 1．常压蒸发：蒸发器加热室溶液侧的操作压强略高于大气压强，此时系统中不凝气体依靠其本身的压强排出。 2．真空蒸发：溶液侧的操作压强低于大气压强，要依靠真空泵抽出不凝气体并维持系统的真空度。其目的是为了降低溶液的沸点和有效利用热源。与常压蒸发相比，真空蒸发可以使用低压蒸汽或废热蒸汽作热源；减小系统的热损失，有利于处理热敏热性物料，在相同热源温度装置下可提高温度差。但溶液沸点的降低会使其粘度增大，沸腾时传热系数将降低；且系统需用真空装置，因而会增加一些额外的能量消耗和设备。
第五章
蒸发
第 1节
概述
定义：工程上把采用加热方法，将含有不挥发性溶质（通常为固体）的溶液在沸腾状态下，使其浓缩的单元操作称为蒸发。即溶液浓缩过程。特点：被蒸发的溶液是由不挥发的溶质（多为固体）与可挥发的溶剂组成，所以蒸发操作实际上是不挥发溶质与挥发性溶剂相分离的过程。
进行蒸发操作的设备称为蒸发器。化工厂中、制药过程中多以蒸发水溶液为主，故本章只讨论水溶液的蒸发。蒸发操作广泛应用于化工、轻工、食品、医药等工业领域。
一、其主要目的有以下几个方面：
1、浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品。 2、同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等； 3、为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。

化工原理第七章蒸发

分类：连续；间歇
单效；多效常压；减压（真空）；加压
7.1.2 蒸发操作的特点
蒸发属于热量传递过程，但又不同于一般的传热（1）有相变化的恒温传热
（2）溶质浓度引起沸点升高
（3）溶剂气化，耗热量大（4）溶质特殊物性（析出结晶、产生泡沫、热敏性物料在高温下变质或分解、粘度增高等）
7.2 蒸发设备（Evaporation Devices） 7.2.1 常用蒸发器
加热蒸汽冷凝放出的热量用于水分汽化、原料液升温至沸点和热损耗。
有焓浓图时用式 Dr0 F (i i 0 ) W ( I i ) Ql 进行计算无焓浓图时可用式 Dr0 Fc0 (t t0 ) Wr Ql
近似计算（但要求浓缩热不大时）
7.3.3 蒸发速率与传热温度差
优点：成膜好，
传热系数大
缺点：
仅适用于低粘度、稀溶液，不适用易结晶、易结垢物料
2、降膜式蒸发器（Falling Film Evaporator）
优点：
物料停留时间短，可用于粘度较高、浓度较大的流体
缺点：成膜困难，
传热系数不大，不适用易结晶、易结垢物料
7.2.2 蒸发器的传热系数
1 [1.5(630 220) 0.9( 2643 630)] 0.97 2138 1.17kg / s
循环动力：密度差优点：循环速度高，
降低了设备高度，易于清洗；
缺点：静压引起的温差损失大
3、强制循环型蒸发器
循环动力：机械能优点：循环速度高
可用于粘稠物料可获得高浓物料延缓积垢
缺点：消耗外加动力
二、单程型蒸发器（Single Pass Evaporator）

化工原理第五章蒸发

第五章蒸发evaporationξ5－1 蒸发过程概述1．蒸发的概念2．蒸发操作的目的3．蒸发流程4．蒸发过程的分类5．蒸发操作的特点ξ5－2 蒸发设备一.常用蒸发器的结构与特点1．循环型蒸发器2．单程型蒸发器3．直接接触传热的蒸发器二.蒸发器的选型1、蒸发器改进与发展2、蒸发器性能的比较与选型ξ5－1 蒸发过程概述(summarize of evaporation process）1．蒸发的概念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称为蒸发。

蒸发操作广泛应用于化工、轻工、制药、食品等许多工业中。

2．蒸发操作的目的(purpose of evaporation manipulation）工业蒸发操作的主要目的是：（1）稀溶液的增浓直接制取液体产品，或者将浓缩的溶液再经进一步处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如稀烧碱溶液（电解液）的浓缩、蔗糖水溶液的浓缩以及各种果汁、牛奶的浓缩等等；（2）纯净溶剂的制取，此时蒸出的溶剂是产品，例如海水蒸发脱盐制取淡水。

（3）同时制备浓溶液和回收溶剂，例如中药生产中酒精浸出液的蒸发。

工业上被蒸发的溶液多为水溶液，故本章的讨论仅限于水溶液的蒸发。

原则上，水溶液蒸发的基本原理和设备对其它液体的蒸发也是适用的。

3．蒸发流程 (evaporation flow path）按照分子运动学说，当液体受热时，靠近加热面的分子不断地获得动能。

当一些分子的动能大于液体分子之间的引力时，这些分子便会从液体表面逸出而成为自由分子，此即分子的汽化。

因此溶液的蒸发需要不断地向溶液提供热能，以维持分子的连续汽化；另一方面，液面上方的蒸汽必须及时移除，否则蒸汽与溶液将逐渐趋于平衡，汽化将不能连续进行。

【播放动画】液体蒸发过程5-1液体蒸发的简化流程如图片5-1所示，其主体设备—蒸发器由加热室和分离室两部分组成，其中加热室为一垂直排列的加热管束，在管外用加热介质（通常为饱和水蒸汽）加热管内的溶液，使之沸腾汽化。

(完整版)化工原理-第七章-蒸发

化工原理-第七章-蒸发一.选择题1.蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。

BA. 生蒸汽；B. 二次蒸汽；C. 额外蒸汽2. 蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度。

BA. 等于；B. 高于；C. 低于3. 在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。

AA. 减压；B. 常压；C. 加压4. 在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。

CA. 等于；B. 小于；C. 不少于5. 蒸发器的有效温度差是指（）。

AA. 加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B. 加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；C. 温度差损失6. 提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。

CA. 传热温度差；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数；D. 传热面积；7. 中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。

AA. 自然循环；B. 强制循环；C. 膜式8. 蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。

BA. 列文式；B. 膜式；C. 外加热式；D. 标准式9. 多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）。

AA. 减少；B. 增加；C. 不变10. 蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。

BA. 越少；B. 越大；C. 不变11. 采用多效蒸发的目的是为了提高（）。

BA. 完成液的浓度；B. 加热蒸汽经济程度；C. 生产能力12. 多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。

AA. 传热面积；B. 加热蒸汽压力；C. 传热系数13. 多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。

AA. 越小；B. 越大；C. 不变14. （）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低。

AA. 并流；B. 逆流；C. 平流15. 对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。

化工原理第5章蒸发

此外，按操作方式，可将蒸发分为间歇蒸发和连续蒸发；按蒸发操作产生的二次蒸汽是否再作为蒸发器的热源利用，可将蒸发分为单效蒸发和多效蒸发等。
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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。
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蒸发按操作压强可分为加压蒸发、常压蒸发和减压（真空）蒸发。为了保持产品生产过程的系统压强（例如丙烷脱沥青），则蒸发需在加压状态下操作。对于热敏性物料（例如抗生素溶液、果汁、食用油脂），为了保证其产品质量，必须在较低温度下蒸发浓缩，则需采用真空操作以降低溶液的沸点。但由于沸点降低，溶液的黏度也相应增大，而且造成真空需要增加设备和动力。因此，一般无特殊要求的溶液，则采用常压蒸发。
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2.悬筐式蒸发器悬筐式蒸发器结构

河北工业大学化工原理 蒸发

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化工原理第七章蒸发02

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《化工原理》第六章 蒸发.

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化工原理 第五章 蒸发

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