化工原理第五章
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Δ′，由于蒸发器中液柱静压强而引起的温度差损失Δ″ 和由于管路流体阻力引起的温度差损失Δ″ 。
第二节 单效蒸发及其计算
（一）因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失Δ′
溶液中含有溶质，故其沸点必然高于纯溶剂在同一压力 下的沸点，此高出的温度称溶液的沸点升高，即由于蒸气压 下降而引起的温度差损失Δ′。溶液的沸点主要与溶液类别、 浓度及操作压强有关，一般由实验测定。常压下常见溶液的 沸点升高值Δ′与浓度的关系可从相关参考书中查出，由查出 的数值即可算出常压下溶液的沸点。
温度差损失）， ℃；
Δ′——操作压强下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高， ℃；
F——校正系数，无因次，其经验计算式为
式中 T′——操作压强下二次蒸气的温度， ℃； r′——操作压力下水的汽化热，kJ/kg。
第二节 单效蒸发及其计算
2. 按杜林规则计算
杜林规则说明溶液的沸点和同压强下标准溶液沸点间呈线性关 系。由于容易获得纯水在各种压强下的沸点，故一般选用纯水作为 标准溶液。只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点，以溶液沸 点为纵坐标，以水的沸点为横坐标，在直角坐标图上标绘相对应的 沸点值即可得到一条直线（称为杜林直线）。由此直线就可求得该 溶液在其他压强下的沸点。图5-2是由试验测定的不同组成的 NaOH水溶液的沸点与对应压力下纯水沸点的关系线图，已知任意 压力下水的沸点，可由图查出不同浓度下NaOH的沸点。
第一节 概 述
图5-1 1.加热室 2.分离室 3.混合冷凝室 4.分离器
第二节 单效蒸发及其计算
一、 溶液的沸点和温度差损失
前已述及蒸发是间壁两侧均有相变的恒温传热过程，其
传热的平均温度差Δt为加热蒸气的温度T与溶液的沸点t之间的
差值，即
Δt=T-t
(5-1)
Δt称为有效温度差，二次蒸气的温度T′往往小于溶液的
三、 蒸发的基本流程
图5-1所示的为简单真空蒸发器流程示意图，料液经预热 后加入蒸发器，图中1为由许多加热管组成的加热室，加热蒸 气在加热室的管间冷凝，放出的热量通过管壁传给管内溶液， 使之沸腾汽化。被浓缩后的完成液由蒸发器的底部排出，蒸发 器的上部为蒸发室。蒸发时产生的二次蒸气在蒸发室及其顶部 的除沫器中将其中夹带的液沫予以分离，然后送至冷凝器3与 冷却水相混合而被冷凝，冷凝液由冷凝器的底部排出。溶液中 的不凝性气体经分离器4抽出而排至大气中。
有时蒸发操作在加压或减压下进行，因此必须求出各种 浓度的溶液在不同压强下的沸点升高，常用的计算Δ′的方法 有如下两种：
第二节 单效蒸发及其计算
1. 按吉辛科公式近似计算
当缺乏实际数据时，可以用吉辛科公式估算出沸点升高值，即
Δ′=fΔ′a
（5-3
式中 Δ′a——常压下由于溶液的蒸气压下降而引起的沸点升高（即
第一节 概 述
蒸发的目的一是浓缩溶液，如氢氧化钠水溶液、果汁、 食糖、抗生素等的浓缩，当需要从稀溶液获得固体溶质时， 常常先通过蒸发操作使溶液浓缩，然后利用结晶、干燥等操 作得到固体产品；二是制取或回收纯溶剂，如海水淡化、有 机磷农药苯溶液的浓缩脱苯等。
蒸发过程的特点如下：
第一节 概 述
（1）传热面一侧是加热蒸气冷凝，另一侧是溶液的沸腾， 属于间壁两侧均有相变的恒温度差的传热过程；
沸点温度t，将溶液的沸点温度t与二次蒸气的温度T′之间的差
值，称为温度差损失Δ，即
Δ=t-T′ 或 t=Δ+T′
（5-2）
第二节 单效蒸发及其计算
由式（5-2）知，如果温度差损失Δ已知，二次蒸气的 温度T′可根据蒸发压力从饱和水蒸气表中查出，则溶液在蒸 发压力下的沸点便可求出。
蒸发操作时，造成温度差损失的原因是：由于不挥发溶 质的存在，使蒸气压下降引起的温度差损失
第一节 概 述
（2）按二次蒸气利用的情况分类，可分为单效 和多效蒸发，若二次蒸气不再利用，而直接送至冷凝 器冷凝后排出的蒸发流程称为单效蒸发，如把二次蒸 气引到另一压力较低的蒸发器，作为加热蒸气使用， 这样将多个蒸发器串联，使二次蒸气在蒸发过程中得 到多次利用的操作，称为多效蒸发。
第一节 概 述
（2）在相同的温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压 要小，所以，当压强相同时，溶液的沸点比纯溶剂的沸点要高， 且一般随浓度的增加而升高；
第一节 概 述
（3）有些溶剂在蒸发过程中有晶体析出，易结垢、易 产生泡沫、易分解或聚合，溶液的黏度在蒸发过程中逐渐增 加，腐蚀性增强；
（4）二次蒸气易夹带泡沫，冷凝前需除去，以免损失 物料和污染冷凝设备；
化工原理
第五章 蒸 发
概述 单效蒸发及其计算 多效蒸发 蒸发器
第五章 蒸 发
知识目标
掌握单效蒸发过程中的有效温度差、水分蒸发量、加热蒸气消 耗量和传热面积的计算方法。理解蒸发操作的特点和多效蒸发的流 程及最佳效数。了解蒸发过程的工业应用与分类。
第五章 蒸 发
能力目标
通过本章的学习，具备对蒸发过程的计算和设备的选型 能力。
（5）溶剂的汽化需要吸收能量，热源耗量很大，如何 利用二次蒸气，节能降耗，是蒸发操作的关键。
第一节 概 述
二、 蒸发操作的分类
（1）按操作的压力分类，可分为常压、加压或减压 （即真空）蒸发。常压操作时，一般采用敞口设备，二次 蒸发直接排到大气中，所用的设备和工艺条件都较为简单。 采用加压蒸发主要是为了提高二次蒸气的温度，以提高传 热的利用率。同时，可使溶液黏度降低，改善传热效果。 另外，某些蒸发过程需要与前、后生产过程的外部压强相 匹配，如丙烷萃取脱沥青需要在2.8~3.9 MPa下进行，宜 采用加压蒸发。工业上应用较多的是真空蒸发，在冷凝器 后连有真空泵，在负压下将被冷凝的水排出。
第一节 概ห้องสมุดไป่ตู้述
一、 蒸发过程及特点
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使其中一 部分溶剂汽化并及时移除，从而使溶液中的溶质浓度提高的 单元操作，所采用的设备称为蒸发器，蒸发操作广泛应用于 化工、轻工、食品与制药等工业中。蒸发主要采用饱和蒸气 加热，而被蒸发的物料大多是水溶液，故蒸发时产生的蒸气 也是水蒸气，为了区别，前者称为加热蒸气，后者称为二次 蒸气，遇到高沸点溶质，可选用其他高温载热体及电加热、 熔盐加热、烟道气加热等。
第二节 单效蒸发及其计算
（一）因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失Δ′
溶液中含有溶质，故其沸点必然高于纯溶剂在同一压力 下的沸点，此高出的温度称溶液的沸点升高，即由于蒸气压 下降而引起的温度差损失Δ′。溶液的沸点主要与溶液类别、 浓度及操作压强有关，一般由实验测定。常压下常见溶液的 沸点升高值Δ′与浓度的关系可从相关参考书中查出，由查出 的数值即可算出常压下溶液的沸点。
温度差损失）， ℃；
Δ′——操作压强下由于溶液蒸气压下降而引起的沸点升高， ℃；
F——校正系数，无因次，其经验计算式为
式中 T′——操作压强下二次蒸气的温度， ℃； r′——操作压力下水的汽化热，kJ/kg。
第二节 单效蒸发及其计算
2. 按杜林规则计算
杜林规则说明溶液的沸点和同压强下标准溶液沸点间呈线性关 系。由于容易获得纯水在各种压强下的沸点，故一般选用纯水作为 标准溶液。只要知道溶液和水在两个不同压强下的沸点，以溶液沸 点为纵坐标，以水的沸点为横坐标，在直角坐标图上标绘相对应的 沸点值即可得到一条直线（称为杜林直线）。由此直线就可求得该 溶液在其他压强下的沸点。图5-2是由试验测定的不同组成的 NaOH水溶液的沸点与对应压力下纯水沸点的关系线图，已知任意 压力下水的沸点，可由图查出不同浓度下NaOH的沸点。
第一节 概 述
图5-1 1.加热室 2.分离室 3.混合冷凝室 4.分离器
第二节 单效蒸发及其计算
一、 溶液的沸点和温度差损失
前已述及蒸发是间壁两侧均有相变的恒温传热过程，其
传热的平均温度差Δt为加热蒸气的温度T与溶液的沸点t之间的
差值，即
Δt=T-t
(5-1)
Δt称为有效温度差，二次蒸气的温度T′往往小于溶液的
三、 蒸发的基本流程
图5-1所示的为简单真空蒸发器流程示意图，料液经预热 后加入蒸发器，图中1为由许多加热管组成的加热室，加热蒸 气在加热室的管间冷凝，放出的热量通过管壁传给管内溶液， 使之沸腾汽化。被浓缩后的完成液由蒸发器的底部排出，蒸发 器的上部为蒸发室。蒸发时产生的二次蒸气在蒸发室及其顶部 的除沫器中将其中夹带的液沫予以分离，然后送至冷凝器3与 冷却水相混合而被冷凝，冷凝液由冷凝器的底部排出。溶液中 的不凝性气体经分离器4抽出而排至大气中。
有时蒸发操作在加压或减压下进行，因此必须求出各种 浓度的溶液在不同压强下的沸点升高，常用的计算Δ′的方法 有如下两种：
第二节 单效蒸发及其计算
1. 按吉辛科公式近似计算
当缺乏实际数据时，可以用吉辛科公式估算出沸点升高值，即
Δ′=fΔ′a
（5-3
式中 Δ′a——常压下由于溶液的蒸气压下降而引起的沸点升高（即
第一节 概 述
蒸发的目的一是浓缩溶液，如氢氧化钠水溶液、果汁、 食糖、抗生素等的浓缩，当需要从稀溶液获得固体溶质时， 常常先通过蒸发操作使溶液浓缩，然后利用结晶、干燥等操 作得到固体产品；二是制取或回收纯溶剂，如海水淡化、有 机磷农药苯溶液的浓缩脱苯等。
蒸发过程的特点如下：
第一节 概 述
（1）传热面一侧是加热蒸气冷凝，另一侧是溶液的沸腾， 属于间壁两侧均有相变的恒温度差的传热过程；
沸点温度t，将溶液的沸点温度t与二次蒸气的温度T′之间的差
值，称为温度差损失Δ，即
Δ=t-T′ 或 t=Δ+T′
（5-2）
第二节 单效蒸发及其计算
由式（5-2）知，如果温度差损失Δ已知，二次蒸气的 温度T′可根据蒸发压力从饱和水蒸气表中查出，则溶液在蒸 发压力下的沸点便可求出。
蒸发操作时，造成温度差损失的原因是：由于不挥发溶 质的存在，使蒸气压下降引起的温度差损失
第一节 概 述
（2）按二次蒸气利用的情况分类，可分为单效 和多效蒸发，若二次蒸气不再利用，而直接送至冷凝 器冷凝后排出的蒸发流程称为单效蒸发，如把二次蒸 气引到另一压力较低的蒸发器，作为加热蒸气使用， 这样将多个蒸发器串联，使二次蒸气在蒸发过程中得 到多次利用的操作，称为多效蒸发。
第一节 概 述
（2）在相同的温度下，溶液的蒸气压比纯溶剂的蒸气压 要小，所以，当压强相同时，溶液的沸点比纯溶剂的沸点要高， 且一般随浓度的增加而升高；
第一节 概 述
（3）有些溶剂在蒸发过程中有晶体析出，易结垢、易 产生泡沫、易分解或聚合，溶液的黏度在蒸发过程中逐渐增 加，腐蚀性增强；
（4）二次蒸气易夹带泡沫，冷凝前需除去，以免损失 物料和污染冷凝设备；
化工原理
第五章 蒸 发
概述 单效蒸发及其计算 多效蒸发 蒸发器
第五章 蒸 发
知识目标
掌握单效蒸发过程中的有效温度差、水分蒸发量、加热蒸气消 耗量和传热面积的计算方法。理解蒸发操作的特点和多效蒸发的流 程及最佳效数。了解蒸发过程的工业应用与分类。
第五章 蒸 发
能力目标
通过本章的学习，具备对蒸发过程的计算和设备的选型 能力。
（5）溶剂的汽化需要吸收能量，热源耗量很大，如何 利用二次蒸气，节能降耗，是蒸发操作的关键。
第一节 概 述
二、 蒸发操作的分类
（1）按操作的压力分类，可分为常压、加压或减压 （即真空）蒸发。常压操作时，一般采用敞口设备，二次 蒸发直接排到大气中，所用的设备和工艺条件都较为简单。 采用加压蒸发主要是为了提高二次蒸气的温度，以提高传 热的利用率。同时，可使溶液黏度降低，改善传热效果。 另外，某些蒸发过程需要与前、后生产过程的外部压强相 匹配，如丙烷萃取脱沥青需要在2.8~3.9 MPa下进行，宜 采用加压蒸发。工业上应用较多的是真空蒸发，在冷凝器 后连有真空泵，在负压下将被冷凝的水排出。
第一节 概ห้องสมุดไป่ตู้述
一、 蒸发过程及特点
蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使其中一 部分溶剂汽化并及时移除，从而使溶液中的溶质浓度提高的 单元操作，所采用的设备称为蒸发器，蒸发操作广泛应用于 化工、轻工、食品与制药等工业中。蒸发主要采用饱和蒸气 加热，而被蒸发的物料大多是水溶液，故蒸发时产生的蒸气 也是水蒸气，为了区别，前者称为加热蒸气，后者称为二次 蒸气，遇到高沸点溶质，可选用其他高温载热体及电加热、 熔盐加热、烟道气加热等。