第六章、蒸发设备汇总
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化工原理第六章-.蒸发设备
7. 蒸发
6. 蒸发
1、本章学习的知识点 蒸发过程基本原理；溶液沸点升高与杜林规则；液 柱静压对溶液沸点的影响；温差损失；单效蒸发计算 （包括水分蒸发量、蒸汽消耗量、有效温度差及传热面 积）；多效蒸发操作流程及原理；多效蒸发优化设计概 念；蒸发器的生产能力、生产强度；强化蒸发过程及提 高加热蒸汽经济程度的措施；蒸发器的分类、结构、特 点及选用。 2、本章学习的重点 溶液沸点升高与杜林规则；单效蒸发原理及计算； 提高加蒸汽经济程度的措施；蒸发器的结构及选用。 3、本章学习的难 点 单效蒸发计算 。
7. 蒸发
6.1 概述
一、概念 蒸发——含有不挥发性溶 液在沸腾条件下受热，使部分 溶剂汽化为蒸汽的操作。 蒸发操作的基本概念： 加热蒸汽(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
7. 蒸发
6.1 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。
7. 蒸发
6.2.2 蒸发器的传热系数
Ri降低的措施 ①定期清理加热管 ②u管增大 ③加微量热阻垢剂 ④结晶物料，加少量晶种，使结晶尽可 能在溶液主体中析出
1
4、管内沸腾给热热阻 主要取决于沸腾液体的流动 i 情况。 结论：对于清洁的加热面(Ri很小)，K主要受 i 影响。 二、管内汽液两相流动形式 1、气泡流；2、塞状流；3、翻腾流； 4、环状流；5、雾流
有组织循环
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
2、外加热式 蒸发室 特点： (1)加热管长，给热系数增大 (2)循环管不再受热，密度差大 加热室 强化循环
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
3、强制循环蒸发器 蒸发室
加热室
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
6. 蒸发
1、本章学习的知识点 蒸发过程基本原理；溶液沸点升高与杜林规则；液 柱静压对溶液沸点的影响；温差损失；单效蒸发计算 （包括水分蒸发量、蒸汽消耗量、有效温度差及传热面 积）；多效蒸发操作流程及原理；多效蒸发优化设计概 念；蒸发器的生产能力、生产强度；强化蒸发过程及提 高加热蒸汽经济程度的措施；蒸发器的分类、结构、特 点及选用。 2、本章学习的重点 溶液沸点升高与杜林规则；单效蒸发原理及计算； 提高加蒸汽经济程度的措施；蒸发器的结构及选用。 3、本章学习的难 点 单效蒸发计算 。
7. 蒸发
6.1 概述
一、概念 蒸发——含有不挥发性溶 液在沸腾条件下受热，使部分 溶剂汽化为蒸汽的操作。 蒸发操作的基本概念： 加热蒸汽(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
7. 蒸发
6.1 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。
7. 蒸发
6.2.2 蒸发器的传热系数
Ri降低的措施 ①定期清理加热管 ②u管增大 ③加微量热阻垢剂 ④结晶物料，加少量晶种，使结晶尽可 能在溶液主体中析出
1
4、管内沸腾给热热阻 主要取决于沸腾液体的流动 i 情况。 结论：对于清洁的加热面(Ri很小)，K主要受 i 影响。 二、管内汽液两相流动形式 1、气泡流；2、塞状流；3、翻腾流； 4、环状流；5、雾流
有组织循环
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
2、外加热式 蒸发室 特点： (1)加热管长，给热系数增大 (2)循环管不再受热，密度差大 加热室 强化循环
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
3、强制循环蒸发器 蒸发室
加热室
7. 蒸发
6.2.1 蒸发器
6_蒸发设备
湿法冶金设备—蒸发设备
6.4.1 并流法
如右图所示，溶液的流向与蒸汽相同，即 由第一效须序流至末效。 优点：溶液在各效间的流动不需要泵输送， 因为后一效蒸发室的压强较前一效为低。 前一效的溶液沸点较后一效的为高，溶液 由前一效进入后一效内；即呈过热状态而 立即自行蒸发，可产生更多的二次蒸汽。 缺点：后一效的溶液浓度较前一效的大， 而温度又较低，粘度增加很大，因而传热 系数小。这种现象在最末一，二效尤为严 重，使整个蒸发系统的生产能力减低。
4.5% ，蒸发室压强为 2.45×105
Pa ，求溶液沸点升高。查表得饱 和水蒸汽在此压强下沸点为
126 .5 ℃，由图6-2查出溶液沸点
为 135 ℃，沸点上升 9 ℃ 图 6-2 NaOH水溶液的沸点计算图
冶金科学与工程学院 四川大学化学工程学院
湿法冶金设备—蒸发设备
② 蒸发器内液体静压引起的溶液沸点升高：
湿法冶金设备—蒸发设备
6.4.3 错流法
此法加料在各效间有些采用并流法，有些采用逆流法。例如， 在三效蒸发设备中，溶液的流向可为 Ⅲ → Ⅰ → Ⅱ ，或 Ⅱ → Ⅰ → Ⅲ 。此法吸取了以上两法的优点，但操作较复 杂。
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湿法冶金设备—蒸发设备
6.4.4 平流法
湿法冶金设备—蒸发设备
① 溶液的沸点升高的确定：常压下沸点可查手册；非常压下的沸点用以下 方法确定：
ⅰ 减压下稀盐溶液沸点升高确定方法 设稀盐溶液沸点与纯水沸点差在常压，减压下不变。常压下 20% 食盐液沸点 t=105℃，求此液在 8.14×104 Pa 沸点。纯水在 8.14×104 Pa 下的沸点为60℃。 (△t为5 ℃)，根据上述原则， 20% 食盐液在8.14×104 Pa 下沸点为 60 + 5 = 65℃。 ⅱ吉辛科法 任何压强下溶液的沸点升高可由吉辛科近似公式： △= △0 f
水文学原理(第六章 蒸发与散发)
7.45T
T --水面温度 。 水面温度
Doctrine of hydrology
es = 6.1×10
235+T
25
（三） 水面蒸发量的测定 1.器测法 1.器测法
E = KE 器
Doctrine of hydrology
26
20m2水面蒸发池
Doctrine of hydrology 27
关于蒸发器折算系数φ 关于蒸发器折算系数 由于蒸发器受体积和水面面积的影响， 由于蒸发器受体积和水面面积的影响，其受热条件与大面 积水面有显著差异。因此， 积水面有显著差异。因此，蒸发器所观测的数据不能直接 用作大水体的水面蒸发值。 用作大水体的水面蒸发值。 总体规律是：蒸发器面积（直径）越大， 总体规律是：蒸发器面积（直径）越大，所观测数据越接 近于天然大面积水体。据研究，当蒸发池的直径大于3.5m 近于天然大面积水体。据研究，当蒸发池的直径大于3.5m 时，其蒸发量与天然大水体接近。 其蒸发量与天然大水体接近。 可用20m2或100m2的蒸发池的蒸发量 池与蒸发器的蒸 的蒸发池的蒸发量E 可用 发量E 的比值φ作为折算系数 作为折算系数： 发量 器的比值 作为折算系数： φ = E池/ E器
Doctrine of hydrology
17
3.水深： 水深： 水深 浅水受当时气温影响显著，气温高， 浅水受当时气温影响显著，气温高， 蒸发量大，气温低则蒸发量小； 蒸发量大，气温低则蒸发量小； 深水由于上下水层的温度差异产生对 流，调节水温，与浅水相比，气温高时蒸 调节水温，与浅水相比， 发量相对较小，气温低时较大。 发量相对较小，气温低时较大。
Doctrine of hydrology
22
4.水量平衡法
T --水面温度 。 水面温度
Doctrine of hydrology
es = 6.1×10
235+T
25
（三） 水面蒸发量的测定 1.器测法 1.器测法
E = KE 器
Doctrine of hydrology
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20m2水面蒸发池
Doctrine of hydrology 27
关于蒸发器折算系数φ 关于蒸发器折算系数 由于蒸发器受体积和水面面积的影响， 由于蒸发器受体积和水面面积的影响，其受热条件与大面 积水面有显著差异。因此， 积水面有显著差异。因此，蒸发器所观测的数据不能直接 用作大水体的水面蒸发值。 用作大水体的水面蒸发值。 总体规律是：蒸发器面积（直径）越大， 总体规律是：蒸发器面积（直径）越大，所观测数据越接 近于天然大面积水体。据研究，当蒸发池的直径大于3.5m 近于天然大面积水体。据研究，当蒸发池的直径大于3.5m 时，其蒸发量与天然大水体接近。 其蒸发量与天然大水体接近。 可用20m2或100m2的蒸发池的蒸发量 池与蒸发器的蒸 的蒸发池的蒸发量E 可用 发量E 的比值φ作为折算系数 作为折算系数： 发量 器的比值 作为折算系数： φ = E池/ E器
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3.水深： 水深： 水深 浅水受当时气温影响显著，气温高， 浅水受当时气温影响显著，气温高， 蒸发量大，气温低则蒸发量小； 蒸发量大，气温低则蒸发量小； 深水由于上下水层的温度差异产生对 流，调节水温，与浅水相比，气温高时蒸 调节水温，与浅水相比， 发量相对较小，气温低时较大。 发量相对较小，气温低时较大。
Doctrine of hydrology
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4.水量平衡法
蒸发设备
3. 超临界直流锅炉水冷壁管
螺旋式水冷壁管屏 受热均匀、相邻管间热偏差小 特别适用于滑压运行
3. 超临界直流锅炉水冷壁管
去中压缸 去高压缸
过热器二级减温
再热器事故减温 过热器一级减温
⑧ ⑨ 来自高加
④⑤
⑦
③
⑥ ①
来自高压缸 ②
①省煤器 ⑥低再
②炉膛 ③低过 ④屏过 ⑤末过
⑦高再 ⑧分离器 ⑨贮水罐
2. 汽包
保证蒸汽的品质： 汽包里的连续排污装置保证炉水的含盐量一致，清 洗装置可以洗掉溶解在蒸汽里的盐、加药装置可进 行锅内处理，防止蒸发受热面结垢。
蓄热： 一定的蓄热能力，能较快适应外界负荷的变化。
保护： 通过对汽包水位的监视和调整，保证汽包正常，避 免锅炉干烧，损坏受热面；
安全： 压力、温度监测，安全阀。
垂直布置水冷壁管—阻力小
垂直布置水冷壁管—出口烟道拉稀
垂直布置水冷壁管—燃料入口让管
垂直布置水冷壁管—燃料入口让管
垂直布置水冷壁管—吊挂
垂直布置水冷壁管—吊挂
3. 超临界直流锅炉水冷壁管
苏尔寿型
拉姆辛型
本生型
3. 超临界直流锅炉水冷壁管
一次垂直上升管屏(UP锅炉)一 次垂直上升管屏(UP锅炉)
炉膛水冷壁：下部螺旋盘绕
上升、上部垂直上升
•两者间由过渡水冷壁转换连接。
•采用高质量流速，且质量流速 可以自由调整
•采用较高质量流速设计，且进 口不需装设节流圈，螺旋管圈 水冷壁的传热、流量分配和介 质出口温度等不会受到燃烧器、 磨煤机切换等工况的影响 。对 煤种变化、炉膛结渣以及机组 负荷变化所引起的吸热量的变 化适应性好，变负荷、变压运 行能力强
② 液态排渣炉的炉底析铁
第六章、蒸发设备
二、水冷壁结构 1、光管式水冷壁 现代大型锅炉的光管水冷壁的结构有如下两个特点： （1）水冷壁管紧密排列，其s/d=1～1.1之间。 （2）广泛采用敷管式炉墙，这时水冷壁一半埋入炉墙中， 即e/d=0。 2、销钉式式水冷壁 光管水冷壁焊接圆柱形长度20～25㎜、直径6～12㎜的 销钉，并在有销钉的水冷壁上敷设一层铬矿砂耐火材料， 形成卫燃带。 3、膜管式水冷壁 鳍片管两种，焊接鳍片管和轧制鳍片管 国产超高压锅炉采用φ 60×6.5㎜轧制鳍片管焊接而成， 国产亚临界压力自然循环锅炉采用φ 63.5×7.5㎜焊接鳍 片管模式水冷壁。
2.螺旋管圈水冷壁
对于超临界变压运行锅炉，螺 旋管圈水冷壁是首先应用于超临 界变压运行锅炉的水冷壁型式。
炉膛水冷壁采用螺旋管圈＋ 垂直管圈方式【即下部炉膛的水 冷壁采用螺旋管圈（内螺纹管）， 上部炉膛的水冷壁为垂直】，保 证质量流速符合要求。
水冷壁采用全焊接的膜式水 冷壁 水冷壁采用一次中间混合联 箱来实现螺旋管至垂直水冷壁管 的过渡
主控制台汽包水位、温度监视
第三节、水冷壁的作用和结构
水冷壁布置在炉膛四周,紧贴炉墙,接受炉内火焰和高温 烟气的辐射热。两面分别吸收高温烟气的辐射热形成两面 曝光水冷壁。 一、水冷壁的作用： （1）接受炉膛内高温辐射传热，将水逐渐蒸发为汽水混 合物； （2）传热量与火焰热力学温度四次方成正比，吸收辐射 热可以节省金属，使造价降低。 （3）敷设水冷壁吸收大量辐射热，使烟温降低，避免结 渣。 （4）敷设水冷壁后，炉内壁温度降低，简化炉墙结构， 厚度减小，重量减轻。
第二节、汽包
一、汽包的结构： 圆筒形容器焊接而成，封头留有椭圆形人孔。汽包开有 很多管孔，分别连接给水管、下降管、汽水混合物引入 管、蒸汽引出管，以及排污管、给水再循环管、加药管 和事故放水管等。 汽包为吊箍悬吊在炉顶大梁上，以保证自由膨胀。汽包 横置于炉顶外部，不受火焰和烟气加热。 汽包的尺寸和材料与锅炉容量、参数及内部装置的型式 等因素有关。为了限制汽包壁厚，一方面高压以上锅炉 的汽包内径一般不超过1600㎜～1800㎜，相应壁厚 80 ～150㎜； 另一方面材料采用低合金钢，如15MnMoNi、18MnMoVNb、 BHW35等。 另外，汽包内部采用合理的结构布置，可减少锅炉启停 和变工况运行时产生的热应力。
锅炉原理-6章-蒸发设备
1、刚性梁 沿炉膛高度，每2.5～3m布置一 层水平刚性梁。固定在水冷壁 上，可以随着水冷壁移动。 2、刚性梁作用 承受炉内压力带来的侧向推力， 防止水冷壁和炉墙结构变形和 破坏。 3、刚性梁布置 刚性梁布置在炉外，不受热。 水冷壁和刚性梁之间用销子连 接：既可相对滑动，又可以承 受水冷壁侧向推力。
系统特点：一次上升型垂直管屏结构 简单，流动阻力小；相邻管间热偏差相 对较小；便于安装和采用悬吊结构，适 用于膜式水冷壁。
上海锅炉厂1025t/h直流锅炉水冷壁
炉膛高度分四个区： 冷灰斗区； 下辐射区； 中辐射区； 下辐射区。 各区间设有混合器。 每个管屏进口联箱的
供水管上，装设节流
1-给水泵； 2-省煤器；3-水冷壁； 4-汽水分离器；5-再循环泵 ；6-过热器
（一）直流锅炉的类型
直流锅炉工质靠给水泵压头强制流动，炉膛内水冷壁可自由布置。
直流锅炉传统型式：
拉姆辛型（水平围绕管圈型）； 苏尔寿型（回带管圈型）；
本生型（垂直多管屏型）。
现代直流锅炉型式： 螺旋管圈型；
第六章 蒸发设备
6-1 概述 6-2 汽包 6-3 水冷壁的作用和结构 6-4 水冷壁的布置形式 6-5 蒸发受热面存在问题及防止措施
6-1 概述
给水进入锅炉后，经过预热、蒸发、过热、再热， 分别在不同的受热面内完成加热任务： ①水的预热：省煤器； ②水的蒸发：蒸发受热面，主要是水冷壁；
一、水冷壁的作用
（1）蒸发受热面：接受炉膛高温辐射热，使管 内水吸热蒸发汽化； （2）保护炉墙：炉墙敷设水冷壁后，炉墙内壁 温度降低，保护炉墙，简化炉墙结构； （3）避免结渣：水冷壁吸收大量辐射热，降低 烟气温度，使炉墙处烟气中灰分降到软化温度以 下，避免炉墙和受热面结渣。
系统特点：一次上升型垂直管屏结构 简单，流动阻力小；相邻管间热偏差相 对较小；便于安装和采用悬吊结构，适 用于膜式水冷壁。
上海锅炉厂1025t/h直流锅炉水冷壁
炉膛高度分四个区： 冷灰斗区； 下辐射区； 中辐射区； 下辐射区。 各区间设有混合器。 每个管屏进口联箱的
供水管上，装设节流
1-给水泵； 2-省煤器；3-水冷壁； 4-汽水分离器；5-再循环泵 ；6-过热器
（一）直流锅炉的类型
直流锅炉工质靠给水泵压头强制流动，炉膛内水冷壁可自由布置。
直流锅炉传统型式：
拉姆辛型（水平围绕管圈型）； 苏尔寿型（回带管圈型）；
本生型（垂直多管屏型）。
现代直流锅炉型式： 螺旋管圈型；
第六章 蒸发设备
6-1 概述 6-2 汽包 6-3 水冷壁的作用和结构 6-4 水冷壁的布置形式 6-5 蒸发受热面存在问题及防止措施
6-1 概述
给水进入锅炉后，经过预热、蒸发、过热、再热， 分别在不同的受热面内完成加热任务： ①水的预热：省煤器； ②水的蒸发：蒸发受热面，主要是水冷壁；
一、水冷壁的作用
（1）蒸发受热面：接受炉膛高温辐射热，使管 内水吸热蒸发汽化； （2）保护炉墙：炉墙敷设水冷壁后，炉墙内壁 温度降低，保护炉墙，简化炉墙结构； （3）避免结渣：水冷壁吸收大量辐射热，降低 烟气温度，使炉墙处烟气中灰分降到软化温度以 下，避免炉墙和受热面结渣。
河海大学811水文学原理第六章 蒸发
水面形状是通过风向来影响水面蒸发的。
（七）水深
水深：水深小，水体的上、下部分交换容易，混 合充分，以致上、下部分的水温几乎相同，并与 气温变化十分相应。夏季气温高，水温亦高，水 面蒸发量大，冬季则相反。
（八）水质
水质 ：当水中溶解有化学物质时，水面蒸发 量一般会减小。例如海水平均含盐度为3．5％， 所以海水的蒸发量要比淡水小2％一3％。这是 因为含有盐类的水溶液常在水面形成一层薄膜， 起着抑制蒸发的作用。
第二节 水面蒸发
主要内容
➢ 蒸发影响因素 ➢ 确定水面蒸发量的理论方法
一、水面蒸发 定义：充分供水条件下的蒸发。 特点：水面蒸发强度与水面蒸发能力是完全相同
的。
二、影响水面蒸发的因素
气象因素： 太阳辐射 温度 湿度 风速 气压
水体因素： 水面大小和形状 水深 水质
（一）太阳辐射
凝结潜热：凝结则要释放能量，单位水量从空气中凝结返回 水面释放的能量称为凝结潜热。 L=2491-2.177tw L——蒸发或凝结潜热（J/g） tw——水面温度，℃。
（四）蒸发强度
1、定义： 单位时间从单位面积土壤表面或植 物叶面以及水面所消耗的水量，常用单位为 mm/d，mm/月，mm/a，
故：E
0.622Kw
P
de dz
引入水平方向切应力的概念：
Km
du dz
(
— 水平面上的切应力；u
— 风速；Km
— 紊动粘滞系数。)
当与高程无关时， 任意高度 = 0= u*2(u*—剪切速度) ，故：
Km
u*2 du / dz
E
0.622Kw
P
u*2 Km
de / dz du / dz
0.622 Kw u*2
（七）水深
水深：水深小，水体的上、下部分交换容易，混 合充分，以致上、下部分的水温几乎相同，并与 气温变化十分相应。夏季气温高，水温亦高，水 面蒸发量大，冬季则相反。
（八）水质
水质 ：当水中溶解有化学物质时，水面蒸发 量一般会减小。例如海水平均含盐度为3．5％， 所以海水的蒸发量要比淡水小2％一3％。这是 因为含有盐类的水溶液常在水面形成一层薄膜， 起着抑制蒸发的作用。
第二节 水面蒸发
主要内容
➢ 蒸发影响因素 ➢ 确定水面蒸发量的理论方法
一、水面蒸发 定义：充分供水条件下的蒸发。 特点：水面蒸发强度与水面蒸发能力是完全相同
的。
二、影响水面蒸发的因素
气象因素： 太阳辐射 温度 湿度 风速 气压
水体因素： 水面大小和形状 水深 水质
（一）太阳辐射
凝结潜热：凝结则要释放能量，单位水量从空气中凝结返回 水面释放的能量称为凝结潜热。 L=2491-2.177tw L——蒸发或凝结潜热（J/g） tw——水面温度，℃。
（四）蒸发强度
1、定义： 单位时间从单位面积土壤表面或植 物叶面以及水面所消耗的水量，常用单位为 mm/d，mm/月，mm/a，
故：E
0.622Kw
P
de dz
引入水平方向切应力的概念：
Km
du dz
(
— 水平面上的切应力；u
— 风速；Km
— 紊动粘滞系数。)
当与高程无关时， 任意高度 = 0= u*2(u*—剪切速度) ，故：
Km
u*2 du / dz
E
0.622Kw
P
u*2 Km
de / dz du / dz
0.622 Kw u*2
《锅炉原理》总结 (第6-12章)
第六章蒸发设备6.膜式水冷壁的优缺点优点：气密性好、对炉墙保护作用好、辐射传热面积大、现场吊装、较强的抗爆能力；缺点：制造检修工作量大、热应力大、人孔等处密封、刚性差。
7.凝渣管束的作用：8.折焰角的作用：○1使炉内火焰分布更均匀，完善高温烟气对炉膛出口受热面的直接冲刷，减小上部死滞区；○2折焰角延长了锅炉的水平烟道，可布置更多的对流受热面，提高锅炉参数。
9.蒸发受热面的结渣、析铁、水冷壁的高温腐蚀：《1》固态排渣煤粉炉的结渣：○1原因：燃烧过程中形成的熔融灰渣在凝固之前接触到受热面，凝结、积聚成坚硬难以清洗的灰渣层；○2发生部位：燃烧器区域、炉膛出口折焰角处、屏式过热器、及其后对流管束入口处、冷灰斗；○3结渣危害：1）传热减弱，锅炉效率下降，经济性变差；2）被迫负荷降低；3）过热器损坏；4）燃烧器喷口结渣破坏空气动力场；5）水冷壁损坏；6）下落焦块损坏冷灰斗；7）阻塞冷灰斗，无法排渣；○4影响结渣的因素：1）煤的灰分特性：软化温度ST <1200o C,易结渣；灰熔点越低，越易结渣；灰分成分的影响:碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。
酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。
对灰熔点的影响碱性氧化物↑灰熔点↓酸性氧化物↑灰熔点↑硅比灰分成分的影响:碱性氧化物—Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等。
酸性氧化物—SiO2、Al2O3、TiO3等。
对灰熔点的影响碱性氧化物↑灰熔点↓酸性氧化物↑灰熔点↑硅比S R，越不易结渣；碱酸比B/A 越小，越不易结渣；2）炉内空气动力工况：火焰中心偏移，水冷壁结渣；燃烧组织不好，死滞漩涡区形成还原性气氛，FeO易与SiO2形成2FeO·SiO2（共晶体，灰熔点下降150~3000C。
3）炉膛的设计特性：q V q A q r过大，炉温升高，易结渣；4）锅炉运行负荷：○5防止结渣的措施：【避免炉温过高；防止灰熔点降低】1）免受热面附近温度过高；2）防止炉内生成过多还原性气体；3）做好燃料管理工作；4）加强运行监视，及时吹灰除渣；5）做好设备检修工作；《2》液态排渣炉底析铁：析铁危害：1）析铁后熔渣粘度增大，不利于排渣2）侵蚀炉底耐火涂层3）与水反应生产H2引起爆炸4)沉于炉底，停炉后，清除困难防止析铁：防止煤粉落入渣池；尽快排走溶渣。
《化工原理》第六章 蒸发
Fw0 = ( F − W ) w1
或
w W = F 1 − 0 w1
（6-1）
第二节 单效蒸发
式中 ——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。 2．加热蒸汽消耗量 加热蒸汽消耗量通过热量衡算求得。通常，加热蒸汽 为饱和蒸汽，且冷凝后在饱和温度下排出，则加热蒸汽仅 放出潜热用于蒸发。若料液在低于沸点温度下进料，对热 量衡算式整理得： Q = Dr = Fc (t − t ) + Wr + Q （6-2）
第二节 单效蒸发
沸点升高对蒸发操作的传热推动力温度差不利，例如 用120℃的饱和水蒸汽分别加热20%（质量分数）NaOH水溶 液和纯水，并使之沸腾，有效温度差分别为 20%（质量分数）NaOH水溶液 ∆t ∆t =T − t =120-108.5=11.5℃ ∆t = T − T =120-100=20℃ 纯水 由于溶液的沸点升高，致使蒸发溶液的传热温度差较 蒸发纯水的传热温度差下降了8.5℃，下降的度数称为温 度差损失，用 ∆ 表示。由于 ∆ = ∆t − ∆t = (T − T ) − (T − t ) = t − T （6-8）
' p0 1 0 损
第二节 单效蒸发
式中 Q——蒸发器的热负荷或传热量，kJ/h ； D——加热蒸气消耗量，kg/h； Cp0——原料液比热容，kJ/(㎏·℃)； t0——原料液的温度，℃； t1——溶液的沸点，℃； r ——加热蒸汽的汽化潜热，kJ/㎏; r’——二次蒸汽的汽化潜热，kJ/㎏； Q损 ——蒸发器的热损失，kJ/h 。
第二节 单效蒸发
工业上的蒸发操作经常在减压下进行，减压操作具有 下列特点： （1）减压下溶液的沸点下降，有利于处理热敏性的物 料，且可利用低压的蒸汽或废蒸汽作为加热剂。 （2）溶液的沸点随所处的压强减小而降低，故对相同 压强的加热蒸汽而言，当溶液处于减压时可以提高传热总 温度差；但与此同时，溶液的黏度加大，使总传热系数下 降。 （3）真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的 投资费和操作费提高。
或
w W = F 1 − 0 w1
（6-1）
第二节 单效蒸发
式中 ——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。 2．加热蒸汽消耗量 加热蒸汽消耗量通过热量衡算求得。通常，加热蒸汽 为饱和蒸汽，且冷凝后在饱和温度下排出，则加热蒸汽仅 放出潜热用于蒸发。若料液在低于沸点温度下进料，对热 量衡算式整理得： Q = Dr = Fc (t − t ) + Wr + Q （6-2）
第二节 单效蒸发
沸点升高对蒸发操作的传热推动力温度差不利，例如 用120℃的饱和水蒸汽分别加热20%（质量分数）NaOH水溶 液和纯水，并使之沸腾，有效温度差分别为 20%（质量分数）NaOH水溶液 ∆t ∆t =T − t =120-108.5=11.5℃ ∆t = T − T =120-100=20℃ 纯水 由于溶液的沸点升高，致使蒸发溶液的传热温度差较 蒸发纯水的传热温度差下降了8.5℃，下降的度数称为温 度差损失，用 ∆ 表示。由于 ∆ = ∆t − ∆t = (T − T ) − (T − t ) = t − T （6-8）
' p0 1 0 损
第二节 单效蒸发
式中 Q——蒸发器的热负荷或传热量，kJ/h ； D——加热蒸气消耗量，kg/h； Cp0——原料液比热容，kJ/(㎏·℃)； t0——原料液的温度，℃； t1——溶液的沸点，℃； r ——加热蒸汽的汽化潜热，kJ/㎏; r’——二次蒸汽的汽化潜热，kJ/㎏； Q损 ——蒸发器的热损失，kJ/h 。
第二节 单效蒸发
工业上的蒸发操作经常在减压下进行，减压操作具有 下列特点： （1）减压下溶液的沸点下降，有利于处理热敏性的物 料，且可利用低压的蒸汽或废蒸汽作为加热剂。 （2）溶液的沸点随所处的压强减小而降低，故对相同 压强的加热蒸汽而言，当溶液处于减压时可以提高传热总 温度差；但与此同时，溶液的黏度加大，使总传热系数下 降。 （3）真空蒸发系统要求有造成减压的装置，使系统的 投资费和操作费提高。
《水文学原理》第六章：蒸发的基本概念、蒸发的类型及特点
第六章 蒸发(Evaporation)
*蒸发面：具有水分子的物体表面 *分类 1 按蒸发面的性质：
水面蒸发、冰雪蒸发、土壤蒸发、植物蒸发 2 按供水情况：
饱和蒸发、非饱和蒸发
第一节 水面蒸发
一 概述 水面蒸发是最简单的蒸发方式，属于饱和蒸发面。 引入定义：蒸发潜热(汽化潜热）L，单位水
量从液态变为气态所吸收的热量称为蒸发潜热。 L=2491--2. 177Ts(J/g)( Ts水面温度） 定义：当汽化速度与凝结速度相等时蒸发 停止，此时水面上的空气中的水汽含量必达饱 和，相应的水汽压称饱和水汽压e。
水(e汽0-e压200差)—。水面水汽饱和水汽压与200cm高处实际 U200—水面以下200cm处的风速。
4 器测
E0 = P - W P—降水量、 W—器内水位差
前苏：TTH—3000 美： A型蒸发器 中国：20cm、80cm、E601
四 蒸发的时空分布
（一）空间分布：赤道大 两极小
1 水汽输送法
公式
E
ρK W
dq dz
E ：水面蒸发量 q : 比湿 Z： 从水面垂直向上的距离 KW ：紊动粘滞系数
2 水量平衡法 根据：水量平衡法实质上是物质不灭定律的运用。
公式： E = I – O – △S
E—蒸发量、I—出流量、△ s—储量变化 优点：简单且严密。
缺点：式右方各项均有误差。当蒸发量相当于其 它各项数量很小时，误差相对过大。
3 W<W断，这时毛管水不再连续，毛管向土壤 表面输送水分的机制遭到破坏，水分只能以膜状 水形式或气态水形式向上层土壤表面移动。
二 土壤蒸发的影响因素 土壤蒸发取决于两个条件： • 土壤蒸发能力 • 土壤的供水能力
*蒸发面：具有水分子的物体表面 *分类 1 按蒸发面的性质：
水面蒸发、冰雪蒸发、土壤蒸发、植物蒸发 2 按供水情况：
饱和蒸发、非饱和蒸发
第一节 水面蒸发
一 概述 水面蒸发是最简单的蒸发方式，属于饱和蒸发面。 引入定义：蒸发潜热(汽化潜热）L，单位水
量从液态变为气态所吸收的热量称为蒸发潜热。 L=2491--2. 177Ts(J/g)( Ts水面温度） 定义：当汽化速度与凝结速度相等时蒸发 停止，此时水面上的空气中的水汽含量必达饱 和，相应的水汽压称饱和水汽压e。
水(e汽0-e压200差)—。水面水汽饱和水汽压与200cm高处实际 U200—水面以下200cm处的风速。
4 器测
E0 = P - W P—降水量、 W—器内水位差
前苏：TTH—3000 美： A型蒸发器 中国：20cm、80cm、E601
四 蒸发的时空分布
（一）空间分布：赤道大 两极小
1 水汽输送法
公式
E
ρK W
dq dz
E ：水面蒸发量 q : 比湿 Z： 从水面垂直向上的距离 KW ：紊动粘滞系数
2 水量平衡法 根据：水量平衡法实质上是物质不灭定律的运用。
公式： E = I – O – △S
E—蒸发量、I—出流量、△ s—储量变化 优点：简单且严密。
缺点：式右方各项均有误差。当蒸发量相当于其 它各项数量很小时，误差相对过大。
3 W<W断，这时毛管水不再连续，毛管向土壤 表面输送水分的机制遭到破坏，水分只能以膜状 水形式或气态水形式向上层土壤表面移动。
二 土壤蒸发的影响因素 土壤蒸发取决于两个条件： • 土壤蒸发能力 • 土壤的供水能力
6、蒸发与干燥过程设备讲稿
6蒸发与干燥过程设备主讲内容1．蒸发过程设备2．干燥工艺过程3．干燥设备6．蒸发与干燥过程设备6.1蒸发过程设备6.1.1蒸发与浓缩定义：通过加热的方法把溶液加热至沸腾的状态，并把蒸汽移出从而使溶液中溶质浓度提高的过程，称为蒸发。
蒸发操作被广泛应用于化工、轻工、医药、食品、造纸、深冷、海水淡化等工业生产中。
其主要目的包括以下几个方面：（1）利用蒸发操作获得浓溶液作为产品或半产品，以便于储运和加工；（2）通过蒸发操作回收溶剂；（3）由蒸发操作将溶剂蒸发，达到脱除溶剂中杂质，获得纯净溶剂的目的。
浓缩定义：以提高某种溶质浓度为目的而去除其他溶液和杂质的过程为浓缩。
常见浓缩方法有：蒸发浓缩和真空浓缩，其中蒸发浓缩应用最广。
蒸发浓缩的原理：对物料溶液进行加热，达到相应压力条件下的沸腾温度，溶液中易挥发水分不断由液态变为气态，汽化后的蒸汽不断被排除设备，使物料浓度提高，直至达到规定浓度要求。
真空浓缩原理：采用18～8kPa的低压状态，对溶液进行间接加热或持续加热，其中水分不断汽化蒸发出来，使物料浓度提高。
（1）蒸发的流程蒸发原理：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，即分子的汽化。
蒸发条件：需要不断地向溶液供热，以维持分子的连续汽化；液面上方的蒸汽必须及时移除。
蒸发操作实际上是传热过程，蒸发设备称为传热设备。
被蒸发的溶液大多数是水溶液。
水蒸气称为加热蒸汽或一次蒸汽，从溶液中溶剂汽化成的蒸汽称为二次蒸汽。
图6-1 液体蒸发的简化流程1-加热室；2-加热管；3-中央循环管；4-蒸发室；5-除沫室；6-冷凝器液体蒸发的简化流程如图片6-1所示，其主体设备蒸发器由加热室和分离室两部分组成，在管外用加热介质加热管内的溶液，使之沸腾汽化。
浓缩了的溶液（称为完成液）由蒸发器的底部排出。
而溶液汽化产生的蒸汽经上部的分离室与溶液分离后由顶部引至冷凝器。
食品工程原理第六章-传热单元操作精选全文完整版
1—加热室 2—中央循环管 3—二次 蒸汽室 4—除沫器 5—冷凝器
（二）压力蒸发、常压蒸发和真空蒸发 通常根据二次蒸汽的压强将蒸发分为压力蒸发、常压蒸发 和真空蒸发。 真空蒸发的特点如下： （1）在加热蒸汽温度不变的情况下，真空蒸发使物料的 沸点下降，从而加大了传热的温差； （2）由于物料的沸点降低，可以利用低温低压的蒸汽作 为热源，有利于节能； （3）低温防止了热敏性物料的变性和分解，但增大了溶 液的粘度，使传热系数降低。
0.0162 (273 76)2
f
0.85
2319
D’=fD’0=0.85×3.3=2.8℃
p=133.3e[18.3036-3816.44/(227.03+76)]=40211 Pa
pm
p
Hg
2
40211
11260 9.81 2
40211 6180
46391
Pa
Δ"
3816.44
227.03 T'
第六章 传热单元操作
第一节 蒸发
一、概述
蒸发的定义：藉加热作用使部分溶剂汽化，从而与不挥 发性溶质分离的操作。
蒸发进行的条件： （1）溶剂可挥发，溶质不可挥发； （2）供给汽化用的热量； （3）除去二次蒸汽（防止闷罐）。
作为一种传热过程，蒸发具有以下特点：
（1）一侧沸腾，另一侧冷凝，T，t 均为常数；
（三）单效蒸发和多效蒸发
（四）多效蒸发的加料流程 （1）并流加料
1
2
3
T1>t1>T’1>t2>T’2>t3>T’3
优点：各效压强递降，物料自动过效；存在自蒸发，节约加 热蒸汽；操作方便。 缺点：末效浓度高，温度低，粘度高，加热蒸汽温度低，故 传热差。
第六章 蒸发设备汇总
3. 材料：20g无缝钢管、低合金钢 4. 数量：几百~上千 5. 热膨胀：上部固定，下部自由膨胀，限制水平移动
2019年2月19日
二、直流锅炉水冷壁的布置型式
1. 直流锅炉的类型
（1）水平围绕管圈型 （2）垂直多管屏型 （3）回带管圈型
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二、直流锅炉水冷壁的布置型式
2. 螺旋管圈型水冷壁
电厂锅炉原理及设备
2019年2月19日
第六章 蒸发设备
第一节
第二节 第三节
概述
汽包 水冷壁的作用和结构
第四节
第五节
水冷壁的布置型式
蒸发受热面存在的问题及防范措施
2019年2月19日
第一节 概述
一、蒸发设备的组成
1. 自然循环锅炉的组成 2. 自然循环锅炉水循环回路 3. 控制循环锅炉
2019年2月19日
2019年2月19日
第二节 汽包
一、结构
1. 长圆筒形容器
（1）筒身：给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管、连续排污管、 给水再循环管、加药管、事故放水管、连接仪表和自动装置的管座 （2） 封头：人孔门
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第二节 汽包
一、结构
2. 安装：悬吊在炉顶大梁上，横置于炉顶外部（保温） 3. 尺寸 （1）长度：De、宽度、连接管子 （2）内径：De、汽水分离装置 （3）壁厚：p、汽包直径与结构、钢材强度 4. 材料：低合金钢
1. 危害
（1）熔渣黏度增大，不利排渣 （2）高温铁水渗入炉底，损坏结 构，水冷壁过热爆管 （3）铁水流入粒化水箱，产生H2 （4） 凝结成大块，难于清除
（3）炉膛设计特性
（4）锅炉运行负荷
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二、直流锅炉水冷壁的布置型式
1. 直流锅炉的类型
（1）水平围绕管圈型 （2）垂直多管屏型 （3）回带管圈型
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二、直流锅炉水冷壁的布置型式
2. 螺旋管圈型水冷壁
电厂锅炉原理及设备
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第六章 蒸发设备
第一节
第二节 第三节
概述
汽包 水冷壁的作用和结构
第四节
第五节
水冷壁的布置型式
蒸发受热面存在的问题及防范措施
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第一节 概述
一、蒸发设备的组成
1. 自然循环锅炉的组成 2. 自然循环锅炉水循环回路 3. 控制循环锅炉
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第二节 汽包
一、结构
1. 长圆筒形容器
（1）筒身：给水管、下降管、汽水混合物引入管、蒸汽引出管、连续排污管、 给水再循环管、加药管、事故放水管、连接仪表和自动装置的管座 （2） 封头：人孔门
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第二节 汽包
一、结构
2. 安装：悬吊在炉顶大梁上，横置于炉顶外部（保温） 3. 尺寸 （1）长度：De、宽度、连接管子 （2）内径：De、汽水分离装置 （3）壁厚：p、汽包直径与结构、钢材强度 4. 材料：低合金钢
1. 危害
（1）熔渣黏度增大，不利排渣 （2）高温铁水渗入炉底，损坏结 构，水冷壁过热爆管 （3）铁水流入粒化水箱，产生H2 （4） 凝结成大块，难于清除
（3）炉膛设计特性
（4）锅炉运行负荷
蒸发设备
g.变成带有液体雾沫的喷雾环形 流液体的上升是靠高速蒸汽气 流对液层的拖带而形成，称之 为“爬膜”现象。这时液膜沿 管壁上升不断受热蒸发，浓度 不断增大，最后与蒸汽一齐离 开，管子越高则上升蒸发时间 越长，溶液浓缩越大。
如果汽速进一步增加，雾 沫夹带进一步严重，使 液膜上升的速度赶不上 溶液蒸发速度，则加热 管上的液膜将会出现局 部被干燥、结疤、结垢、 结焦等现象。可见管膜 式蒸发的操作状况最好 是形成爬膜到出现喷雾 流之间。
（二）蒸发附属设备
蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、 真空泵等。
1、除沫器
（1）作用
进一步除去离开蒸发器的二次蒸气中夹带 的液沫，避免造成产品损失、污染冷凝液 和堵塞管道。
（2）类型 常用的除沫器有两类： ① 蒸发器内除沫器：直接安装在蒸发器顶部。 由于结构形式不同而有折流板式、球形、离心 式、丝网除沫器四种。 ② 蒸发器外除沫器：安装在蒸发器的外部。 其形式有：隔板式除沫器、旋风式除沫器。
一、蒸发设备的选用原则 蒸发设备的选型主要考虑被蒸发溶液的性质： 热敏性、是否容易结垢或析晶、发泡性、粘度、 腐蚀性等
1．溶液的粘度 蒸发过程中溶液粘度变化的范围，是选型首要考虑 的因素 强制循环型：刮板式或降膜式 2．溶液的热稳定性 长时间受热易分解、易聚合的溶液蒸发时，应采用滞 料量少、停留时间短的蒸发器。 薄膜型或真空度较高的 3、结垢性 受热后会在加热面上形成积垢的溶液，应采用管内流 速大的蒸发设备，用高流速来防止积垢；也应考虑 选择便于清洗和溶液循环速度大的蒸发器。 强制循环型、升膜式
2、冷凝器
在蒸发操作过程中，二 次蒸汽若是有用物料， 应采用间接式冷凝器回 收；二次蒸汽不被利用 时，对于水蒸气的冷凝， 可采用汽、水直接接触 的混合式冷凝器。
6第六章 蒸发设备
第六章蒸发设备第一节概述一、蒸发设备的组成自然循环锅炉的蒸发设备由汽包、下降管、水冷壁、联箱及连接管道等组成。
图6－1为自然循环锅炉蒸发设备示意图。
汽包、下降管、联箱、连接管道等位于炉外不受热。
水冷壁布臵在炉膛四周，接受炉膛内高温火焰的辐射传热。
由汽包、下降管、上升管、联箱和连接管道所组成的闭合蒸发系统，称为水循环回路。
工质在依次沿着汽包、下降管、下联箱、上升管、上联箱、导汽管、汽包这样的循环回路流动过程中，其流动的推动力是由汽水密度差产生的，故称为自然循环。
二、下降管和联箱下降管的作用是把汽包中的水连续不断地送往下联箱供给水冷壁，以维持正常的水循环。
下降管有小直径分散下降管和大直径集中下降管两种。
表6－1 大型锅炉的大直径集中下降管联箱的作用是将进入的工质集中混合并均匀分配出去。
通过联箱还可连接管径和管数不同的管子。
它一般不受热，由无缝钢管两端焊接弧形封头构成，材料大多为20号碳钢。
三、循环泵画工作原理图并讲解第二节汽包一、汽包的结构画图并讲解二、汽包的作用汽包在汽包锅炉中具有很重要的作用，其主要作用是：1．与受热面和管道连接汽包是汽包锅炉内工质加热、蒸发、过热三个过程的连接中心，也是这三个过程的分界点。
此外，还有一些辅助管道与汽包连接，如加药管、连续排污管、给水再循环管、紧急放水管等。
2．增加锅炉水位平衡和蓄热能力汽包中存在有一定水量，因而具有一定的蓄热能力和水位平衡能力。
在锅炉负荷变化时起到了蓄热器和储水器的作用，可以延缓汽压和汽包水位的变化速度。
蓄热能力是指工况变化，而燃烧条件不变时，锅炉工质及受热面、联箱、连接管道、炉墙等所吸收或放出热量的能力。
3．汽水分离和改善蒸汽品质汽包内部装有汽水分装臵进行汽水分离。
汽包内还装有蒸汽清洗装臵，清洗蒸汽，减少蒸汽直接溶解的盐分。
另外，汽包内还装有排污和加药装臵等，从而改善了蒸汽品质和锅水品质。
4．装有安全附件，保证了锅炉安全汽包上装有许多温度测点、压力表、水位计和安全门等附件，保证了锅炉安全工作。
化工原理 蒸发设备
5·2 蒸发设备
5.2.1 常见蒸发器的结构与特点 由加热室、流动(或循环)通道、气液分离空间三部分组成
（1）循环型蒸发器：
①中央循环管式蒸发器 (标准型蒸发器)
② 悬筐式蒸发器
③ 外热式蒸发器
④列文式蒸发器
⑤强制循环蒸发器
（2）单程型蒸发器
① 升膜蒸发器
② 降膜蒸发器
③ 升降膜蒸发器
④ 刮板式蒸发器
5.2.2 蒸发器的辅助设备
• 除沫器：丝网除沫器、离心式除沫器等 • 冷凝器：多为直接混合式 • 真空装置
5.2.3蒸发器的传热系数 （1）蒸发器的热阻分析
Q KAtm
A Q DR K tm K (Ts t1)
热阻由下式计算：
1 1
1
K
o
Ri
i
式中：管内沸腾给热热阻1/αi，管外蒸汽热阻1/αo、管 壁热阻 δ/λ,Ri为液体侧污垢热阻。
（2）管内沸腾给热 管内沸腾传热系数αi计算比较复杂，可参考有关文献。 总传热系数K大多根据实测或经验值选定
5.2.1 常见蒸发器的结构与特点 由加热室、流动(或循环)通道、气液分离空间三部分组成
（1）循环型蒸发器：
①中央循环管式蒸发器 (标准型蒸发器)
② 悬筐式蒸发器
③ 外热式蒸发器
④列文式蒸发器
⑤强制循环蒸发器
（2）单程型蒸发器
① 升膜蒸发器
② 降膜蒸发器
③ 升降膜蒸发器
④ 刮板式蒸发器
5.2.2 蒸发器的辅助设备
• 除沫器：丝网除沫器、离心式除沫器等 • 冷凝器：多为直接混合式 • 真空装置
5.2.3蒸发器的传热系数 （1）蒸发器的热阻分析
Q KAtm
A Q DR K tm K (Ts t1)
热阻由下式计算：
1 1
1
K
o
Ri
i
式中：管内沸腾给热热阻1/αi，管外蒸汽热阻1/αo、管 壁热阻 δ/λ,Ri为液体侧污垢热阻。
（2）管内沸腾给热 管内沸腾传热系数αi计算比较复杂，可参考有关文献。 总传热系数K大多根据实测或经验值选定
化工原理第六章蒸发资料重点
在给定生产任务和操作条件，如进料量、温度 和浓度，完成液的浓度，加热蒸汽的压力和冷凝器 操作压力的情况下，上述任务可通过物料衡算、热 量衡算和传热速率方程求解。
一、蒸发水量的计算
蒸发器进行溶质的物料衡算：
Fx0 (F W )x1 Lx1
由此可得水的蒸发量
W F (1 x0 )
完成液的浓度 x1
（二）、冷凝器 冷凝器的作用是冷凝二次蒸汽。冷凝
器有间壁式和直接接触式两种，若二次蒸汽 为需回收的有价值物料或会严重污染水源， 则应采用间壁式冷凝器，否则通常采用直接 接触式冷凝器。后一种冷凝器一般均在负压 下操作，这时为将混合冷凝后的水排出，冷 凝器必须设置得足够高，冷凝器底部的长管 称为大气腿。
t<t沸腾 自然蒸发 t源自t沸腾 沸腾蒸发 新鲜蒸汽——加热蒸汽(生蒸汽) 蒸发出汽体——二次蒸汽
2.蒸发的目的 （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，例如电解烧碱 液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩 等； （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。
式中：
x1
Fx0 F W
F——原料液流量，kg/s；
W——蒸发水量，kg/s；
L——完成液量，kg/s；
x0——原料液中溶质的浓度，质量分数； x1——完成液中溶质的浓度，质量分数。
二、加热蒸汽消耗量的计算
加热蒸汽用量可通过热量衡算求得，设加热蒸 汽的冷凝液在饱和温度下排出，则蒸发器的热量衡 算为：
杜林规则 在相当宽的压强范围内溶液的沸点与
同压强的下溶剂的沸点成线性关系：
t t0 tw tw0 k
一、蒸发水量的计算
蒸发器进行溶质的物料衡算：
Fx0 (F W )x1 Lx1
由此可得水的蒸发量
W F (1 x0 )
完成液的浓度 x1
（二）、冷凝器 冷凝器的作用是冷凝二次蒸汽。冷凝
器有间壁式和直接接触式两种，若二次蒸汽 为需回收的有价值物料或会严重污染水源， 则应采用间壁式冷凝器，否则通常采用直接 接触式冷凝器。后一种冷凝器一般均在负压 下操作，这时为将混合冷凝后的水排出，冷 凝器必须设置得足够高，冷凝器底部的长管 称为大气腿。
t<t沸腾 自然蒸发 t源自t沸腾 沸腾蒸发 新鲜蒸汽——加热蒸汽(生蒸汽) 蒸发出汽体——二次蒸汽
2.蒸发的目的 （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，例如电解烧碱 液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩 等； （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。
式中：
x1
Fx0 F W
F——原料液流量，kg/s；
W——蒸发水量，kg/s；
L——完成液量，kg/s；
x0——原料液中溶质的浓度，质量分数； x1——完成液中溶质的浓度，质量分数。
二、加热蒸汽消耗量的计算
加热蒸汽用量可通过热量衡算求得，设加热蒸 汽的冷凝液在饱和温度下排出，则蒸发器的热量衡 算为：
杜林规则 在相当宽的压强范围内溶液的沸点与
同压强的下溶剂的沸点成线性关系：
t t0 tw tw0 k
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折焰角结构动画
后墙折焰角
炉膛结构动画
锅炉本体结构动画
垂直管屏式（本生式）结构动画
回带管圈式（苏尔寿式）结构动画
水平管圈式（拉姆辛式）结构动画
（二）螺旋管圈型水冷壁
现代直流锅炉的水冷壁结构型式演变为两种型式：一 种是垂直管屏，另一种是螺旋管圈。螺旋管圈适用于 超临界和亚临界锅炉，燃料适应性广，适用于滑压运 行，还可采用整体焊接膜式水冷壁。缺点是指调结构 复杂，制造、安装工艺要求高。
3、膜管式水冷壁 鳍片管两种，焊接鳍片管和轧制鳍片管
国产超高压锅炉采用φ60×6.5㎜轧制鳍片管焊接而成， 国产亚临界压力自然循环锅炉采用φ63.5×7.5㎜焊接鳍 片管模式水冷壁。
水冷壁结构动画
鳍片管焊接
水冷壁
安装中的水冷壁
（1）膜式水冷壁主要优点 A、良好的气密性，适用于正压和负压锅炉，对于负压锅
二、汽包的作用：
1、加热、蒸发、过热三个过程的连接枢纽和分界点； 2、装有汽水分离装置和排污装置，改善蒸汽品质； 3、具有蓄热能力和水位平衡能力，缓和汽压变动速度，
有利于运行调节；
4、汽包装设压力表、水位表、 安全阀连续排污管、给水 再循环管、事故紧急放水门等附属设备，控制汽包压力， 监视水位，保证安全运行。
二、水冷壁结构
1、光管式水冷壁
现代大型锅炉的光管水冷壁的结构有如下两个特点：
（1）水冷壁管紧密排列，其s/d=1～1.1之间。
（2）广泛采用敷管式炉墙，这时水冷壁一半埋入炉墙中， 即e/d=0。
2、销钉式式水冷壁
光管水冷壁焊接圆柱形长度20～25㎜、直径6～12㎜的 销钉，并在有销钉的水冷壁上敷设一层铬矿砂耐火材料， 形成卫燃带。
第六章、蒸发设备
第一节、概述
一、蒸发设备的组成 锅炉中吸收火焰和烟气热量使水转化为饱和蒸汽的受热 面，称为蒸发受热面。 自然循环锅炉的蒸发设备包括：汽包、下降管、水冷壁、 联箱及连接管道。 汽包、下降管、上升管、联箱和连接管道组成的闭合蒸 发设备，称为水循环回路。 流动的推动力是下降管与上升管之间的汽水密度差产生 的，故称为自然循环。 为了维持蒸发受热面的工质良好的换热，受热管中应该 有足够大的流量。 在亚临界压力时，由于压力升高使汽水密度差减小，， 需要用辅助循环泵来推动工质的流动。
炉可以减少漏风，降低排烟热损失； B、墙壁保护好，墙体轻，缩短启停时间； C、辐射受热面积增加，鳍片代替管材，节约钢材； D、可成片预制，减少安装工作量； E、能够承受较大侧向力，增加墙壁刚性和抗爆炸能力； F、提高紧固件寿命； （2）膜式水冷壁的缺点 A、制造、检修工作量大且工艺要求高； B、运行过程中要求相邻管间温差小； C、设计膜式水冷壁时必须有足够的膨胀延伸自由，还应
保持人孔、检查孔、观火孔等处的密封性； D、由于炉墙外无护板和框架梁，刚性差，为防止产生过
大的变形或损坏，需布置围绕炉膛周界的刚性梁。
三、刚性梁
1、刚性梁的作用 沿炉膛高度2.5～3m炉膛受到侧向推力，刚性梁用来加固 水冷壁和炉墙； 2、刚性梁的结构 围绕在水冷壁四周的多层腰带，不受热，考虑相对滑动 的自由，水冷壁和刚性梁之间用销子连接；
主控制台汽包水位、温度监视
第三节、水冷壁的作用和结构
水冷壁布置在炉膛四周,紧贴炉墙,接受炉内火焰和高温 烟气的辐射热。两面分别吸收高温烟气的辐射热形成两面 曝光水冷壁。 一、水冷壁的作用：
（1）接受炉膛内高温辐射传热，将水逐渐蒸发为汽水混 合物； （2）传热量与火焰热力学温度四次方成正比，吸收辐射 热可以节省金属，使造价降低。 （3）敷设水冷壁吸收大量辐射热，使烟温降低，避免结 渣。 （4）敷设水冷壁后，炉内壁温度降低，简化炉墙结构， 厚度减小，重量减轻。
主要依靠循环泵的压头进行循环的锅炉，称为多次强制 循环锅炉。
在水冷壁上升管入口处加装节流圈的多次强制循环锅炉， 又称为控制循环锅炉。 二、下降管和联箱
下降管的作用是把汽包的水连续不断的送往下联箱供给 水冷壁，以维持正常的水循环。 小直径分散下降管和大直径集中下降管。 三、循环泵 高温高压循环泵，密封性能是关键问题。
1、水冷壁的布置与支吊
高负荷下部的螺旋管圈和热负荷低的上部垂直管屏两 部分组成。
第二节、汽包
一、汽包的结构：
圆筒形容器焊接而成，封头留有椭圆形人孔。汽包开有 很多管孔，分别连接给水管、下降管、汽水混合物引入 管、蒸汽引出管，以及排污管、给水再循环管、加药管 和事故放水管等。
汽包为吊箍悬吊在炉顶大梁上，以保证自由膨胀。汽包 横置于炉顶外部，不受火焰和烟气加热。
汽包的尺寸和材料与锅炉容量、参数及内部装置 的汽包内径一般不超过1600㎜～1800㎜，相应壁厚 80 ～150㎜；
另一方面材料采用低合金钢，如15MnMoNi、18MnMoVNb、 BHW35等。
另外，汽包内部采用合理的结构布置，可减少锅炉启停 和变工况运行时产生的热应力。
汽包封头
汽包检修孔门
汽包内部
亚临界自然循环锅炉汽包内部一般不设蒸汽清洗装置， 汽包体积小，汽包可设置夹层，以减小热应力。
第四节、水冷壁的布置型式
一、汽包锅炉水冷壁的布置型式 1、凝渣管 2、折焰角 增加了水平烟道的长度； 改善了屏式过热器的冲刷特性 改善了前角充满度 3、水冷壁布置 全悬吊，平炉顶结构，采用20g无缝钢管或低合金钢。 二、直流锅炉水冷壁的布置型式 （一）直流锅炉的类型 直流锅炉出现的初期，水冷壁有三种相互独立的结构型 式：即水平围绕管圈型(拉姆辛型)、垂直管屏型(本生型) 和回带管圈型(苏尔寿型) 。
三、汽包的安全运行 工作压力大、机械应力大，温度不均匀。设置安全阀。
保证内外壁温差合适。 汽包壁温差： 内外壁温差导致产生应力，启动时更明显； 附加应力：σ=αEΔt 采取措施： （1）进水水温应小于90℃，温升速度不超过1.5～
2℃/min； （2）汽包采用夹套结构 （3）启停初期，适当的进水、放水，保证受热均匀； 四、水位： 通常在中心线以下5cm； 双色水位计；电接点水位计。