蒸发 原理 应用
水蒸发的原理和应用
水蒸发的原理和应用1. 水蒸发的定义和基本原理水蒸发是指液体水分子由液态转变为气态,从液体表面向周围空气中释放的过程。
水蒸发是自然界中水循环的关键环节之一,对地球上的气候和生态系统起着重要作用。
水蒸发的基本原理是液体分子在热能的作用下变为气态分子,扩散到周围空间中。
当水分子获得足够的热能后,它们能克服液态水表面的吸引力和表面张力,从而从液体表面跃入气相。
水蒸发的速率取决于液体表面的温度、空气中的湿度以及风速等因素。
2. 水蒸发的因素水蒸发的速率受到以下因素的影响:•温度:水蒸发速率随温度的升高而增加,因为温度提高可以提供更多的热能,加速水分子的能量转移和蒸发速率。
•湿度:湿度是指空气中水分子的含量,即空气中的水汽量。
湿度越高,空气中水分子的含量越大,水蒸发速率越慢;湿度越低,水蒸发速率越快。
•风速:风可以带走水分子周围的水汽,增加蒸发速率。
风速越大,水蒸发速率越快。
•表面积:水蒸发速率与液体表面积成正比。
液体表面积越大,水蒸发速率越快。
3. 水蒸发的应用3.1 农业灌溉水蒸发的应用之一是农业灌溉。
农业灌溉是指通过水蒸发和降水来补充土壤中的水分,提供作物生长所需的水源。
在干旱地区,通过灌溉补充土壤水分,可以提高作物的产量和质量。
农业灌溉的主要方式包括喷灌、滴灌和洪灌等。
3.2 水资源管理水蒸发对于水资源管理也有重要意义。
通过监测水蒸发速率和预测降水情况,可以帮助管理者制定合理的水资源分配和管理策略。
了解水蒸发的规律和变化趋势,有助于合理利用水资源,保护水生态环境。
3.3 太阳能蒸发器太阳能蒸发器利用太阳能的热能驱动水蒸发过程,实现海水淡化和废水处理等应用。
太阳能蒸发器采用黑色吸热材料吸收太阳辐射,加热水体,使水蒸发产生水蒸汽,然后将水蒸汽冷凝成纯净水。
太阳能蒸发器具有简单、环保、经济的特点,在水资源匮乏地区具有广泛应用前景。
3.4 湿度调节水蒸发还可以用于湿度调节。
例如,利用蒸发冷却的原理可以制造空调系统中的蒸发冷却器。
蒸发器原理及应用
蒸发器原理及应用蒸发器是一种将液体转化为气体的设备,它运用了液体的沸腾和气化过程。
蒸发器的原理是将液体供应到蒸发器内部,并通过合适的方式提供热量以使其沸腾和气化。
在沸腾过程中,液体内部的分子开始获得足够的能量,转化为气体形式的水蒸气。
蒸发器通常具有一个热源,热源可以是燃料燃烧时释放的热能或者是外部供应的热能。
蒸发器应用广泛,以下是几个常见的应用领域:1. 冷凝器和蒸发器:冷凝器蒸发器是制冷循环系统中重要的组件之一。
在制冷循环系统中,蒸发器接收制冷剂的低压低温气体形式,并通过提供热能使其沸腾和气化,最终转化为高压高温气体形式。
冷凝器接收高压高温的制冷剂气体,通过散热将其冷却并转化为液态,以便于再次循环。
2. 浓缩液体:蒸发器可以将液体中的溶质浓缩,将溶液中的溶剂通过热交换过程蒸发出来,从而使溶液变浓。
这种浓缩液体的应用广泛,比如食品工业中的果汁浓缩、化工工业中的溶剂回收等。
3. 蒸发结晶:蒸发器可以在溶液中蒸发出溶剂,使溶液逐渐浓缩,最终达到溶质的饱和度并形成结晶。
蒸发结晶广泛应用于盐类、糖类、药品等领域,可以用于从溶液中获得高纯度的产物。
4. 污水处理:蒸发器可以将低温下难以处理的污水中的水分蒸发掉,将其浓缩为湿固体或者固体。
这种技术在污水处理中被广泛应用,可以有效地减少废水体积,降低处理成本,并提取出污水中有价值的物质。
5. 清洁能源:蒸发器可以利用太阳能或者地热能量,通过蒸发过程产生的蒸汽驱动发电机产生电能。
这种利用可再生能源的方式具有环保、低排放等特点,为清洁能源的发展作出了贡献。
总的来说,蒸发器利用液体的沸腾和气化过程将液体转化为气体,可应用于制冷循环、浓缩液体、蒸发结晶、污水处理以及清洁能源等领域。
蒸发器在这些领域中的应用,提高了工艺效率,降低了成本,同时也为资源利用和环境保护做出了贡献。
蒸发操作的知识点总结
蒸发操作的知识点总结一、蒸发的基本原理1. 蒸发是一种自然现象,是物质从液态转变为气态的过程。
当液体表面的分子动能足够高时,它们会克服液体的表面张力,从而脱离液体表面进入气体状态。
2. 液体的蒸汽压取决于液体的种类、温度和环境压力。
当液体的蒸汽压等于环境压力时,液体开始蒸发。
这也是液体沸点的定义。
3. 蒸发速率受到多种因素的影响,包括液体的表面积、温度、相对湿度、空气流动速度等。
通常情况下,蒸发速率与温度呈正比,与相对湿度和空气流动速度呈负比。
二、蒸发操作的应用领域1. 工业生产中,蒸发操作广泛应用于制药、化工、食品加工、酿造、印染、纸浆造纸等行业。
例如,用蒸发器可以将溶液中的溶质浓缩到一定的浓度,从而得到高纯度的产品。
2. 在环境保护中,蒸发操作可用于处理工业废水、污泥脱水、空气净化等。
通过蒸发技术,可以将水分和有机物质从废水中分离出来,实现废水的净化和资源化利用。
3. 在实验室研究和设备维护中,常常需要进行样品制备、溶剂去除、溶液浓缩等操作。
蒸发器可以有效地实现这些操作。
三、蒸发操作的设备和原理1. 蒸发器的分类:按照热源可分为外加热蒸发器和蒸发冷却器,按照压力可分为大气压蒸发器和真空蒸发器,按照工作原理可分为单效、多效和特殊效应蒸发器等。
2. 外加热蒸发器:利用外部热源加热被蒸发物,使其蒸发并将蒸发物与水蒸气分离出来。
常见的外加热蒸发器有搅拌式蒸发器、热风蒸发器、卧式蒸发器等。
3. 蒸发冷却器:利用蒸发造成的冷却效应来降低介质温度,将被冷却的介质与冷却介质在设备内部交换热量,实现冷凝或降温。
常见的蒸发冷却器有冷凝器、蒸发器、蒸发冷却塔等。
4. 大气压蒸发器:工作环境的压力与大气压相近的蒸发器。
适用于温度比较低、对温度敏感的物质。
5. 真空蒸发器:工作环境的压力低于大气压的蒸发器,通常工作温度较高。
适用于需要降低沸点的材料。
四、蒸发操作的优化方法1. 提高温度:提高蒸发操作的温度,可以加速蒸发速率,缩短处理时间。
蒸发冷却原理及应用
蒸发冷却原理及应用蒸发是许多自然现象和工业过程中常出现的一种物理现象。
它使得水分子从液态状态转化为气态状态,释放出能量,也就是蒸发潜热。
这个过程被广泛应用在很多领域,例如热交换器、干燥器、空调、冷冻食品等。
其中最常见的应用莫过于“蒸发冷却”。
蒸发冷却的原理是基于物质在相变时释放或吸收热量的性质。
在液态物质中,分子间的距离比气态要近。
当液态物质逐渐蒸发时,分子开始从液态状态转移至气态状态而释放出潜热,同时周围的物体温度会降低。
这就是蒸发的原理。
为了更好的压缩液体和加速蒸发的速度,通常需要通过机械和电力设备将液态物质推送到放置在一个具有良好通风的表面上。
当液态物质进入通风区域时,蒸发过程开始,并使液体表面下降,甚至产生“干涸”现象。
在液体平面接触时,之前的一些分子逐渐从液体状态转变到气体状态。
它们在液体表面与周围的大气中产生了一些分子之间的交互作用,并逐渐散开形成气体。
当液态物质蒸发到一定量时,其温度下降至与周围大气相当。
此时,液体中剩余的部分将能更快地干燥或逐渐减少蒸发速度直至结束。
蒸发冷却的应用范围十分广泛。
在夏季天气炎热时,蒸发冷却可用于空调系统来保持室内温度舒适。
空调系统的工作原理是将热量从室内空气搬移至室外。
空调系统通过强制循环液体制冷剂进行蒸发和冷凝的过程中来实现制冷作用。
制冷剂从压缩机中流出,在蒸发器中变成冷气,并通过冷凝器排出。
冷凝器将冷气复原成制冷剂,并从蒸发器再次进入液态转换过程的机械循环中。
这种循环一直持续到进入蒸发器中的室内空气达到所需要的温度为止。
因此,空调系统是一种通过蒸发冷却来实现降温的设备。
另外,蒸发冷却也可用于制作冷冻食品。
在冷冻食品生产过程中,食品通过压缩封住在真空中进行冷却,压缩时加入的制冷剂蒸发并吸取食品中的潜热,将食品从凝固态变为冷冻态。
蒸发的速度越快,食品获得的冷冻效果越好,而且在制作时产生的热量最少。
因此,这种方法在冷冻食品相关企业中得到广泛应用。
此外,蒸发冷却在干燥器的生产中也发挥着重要作用。
利用蒸发原理的应用实例
利用蒸发原理的应用实例1. 蒸发冷却系统蒸发冷却系统是一种利用蒸发原理降低空间温度的应用实例。
这种系统通常由一个水箱和一台风扇组成。
当水箱内的水通过蒸发形式转化为水蒸气时,它会吸热并降低周围环境的温度。
1.1 工作原理•水箱内填充有吸水性能较好的材料(如纤维素棉花)。
•将水注入水箱内,使材料充分吸湿。
•当风扇工作时,它会将空气吹向水箱。
•水箱内的水分会蒸发,并吸热产生水蒸气。
•同时,蒸发会消耗一定的热量,降低周围环境的温度。
1.2 应用领域•实验室和工业生产现场:用于降低温度和提供舒适的工作环境。
•室外活动:提供户外活动场所的临时降温。
2. 蒸发测量仪器蒸发测量仪器是一种用于测量液体蒸发速率的设备。
它广泛应用于气象、环境监测、农业等领域。
2.1 仪器组成•蒸发测量仪器通常包括一个测量蒸发速率的传感器和一个数据采集系统。
•传感器可以是基于红外线原理、电阻、电容等多种原理来进行蒸发测量。
•数据采集系统可以记录传感器测量到的数据,并进行分析和处理。
2.2 应用领域•水资源管理:蒸发测量仪器可以帮助监测水库、湖泊等水体的蒸发速率,提供水资源管理的参考依据。
•农业灌溉:蒸发测量仪器可以帮助农民测量土壤表面的蒸发速率,从而调整灌溉水量。
•环境监测:蒸发测量仪器可以用于监测湿地、池塘等环境中的蒸发情况,提供环境保护的数据支持。
3. 蒸发式燃料喷射系统蒸发式燃料喷射系统是一种用于提高发动机燃烧效率的系统。
通过利用燃料蒸发过程中吸热的特性,可以提高燃烧效率并减少尾气排放。
3.1 工作原理•蒸发式燃料喷射系统通过喷射器将燃料细微地喷入燃烧室。
•燃料在喷射过程中会迅速蒸发,吸收周围环境的热量。
•蒸发过程使得燃料与空气更好地混合,提高燃烧效率。
•同时,燃料蒸发过程中产生的热量可以帮助提高燃烧室的温度,使得燃烧更完全。
3.2 应用领域•汽车工业:蒸发式燃料喷射系统是现代汽车燃油系统的关键部件,可以提高汽车的燃油利用率,减少尾气排放。
蒸发技术及应用的原理
蒸发技术及应用的原理1. 蒸发技术的定义蒸发技术是一种将液体转化为蒸气的过程。
它是将液体加热至其沸点,使得液体内部的分子获得足够的能量,从而转化为气体状态。
这种技术广泛应用于工业生产、环境工程、能源利用等领域。
2. 蒸发技术的原理蒸发技术的原理基于分子的热运动和能量转移。
当液体被加热时,液体内部的分子获得的能量超过了液体的吸引力,液体表面的分子就能够脱离液体转化为气体。
这个过程称为蒸发。
蒸发的原理可以通过以下几个因素解释:•温度:温度的升高会增加分子的热动能,使分子更容易从液体表面脱离并转化为气体。
•液体表面积:液体的表面积越大,分子脱离液体表面的机会就越多,从而加速蒸发过程。
•液体的饱和度:如果液体已经达到了饱和状态,那么蒸发速率将会降低,因为液体中已经存在大量的蒸气。
•空气的湿度:高湿度的空气中含有更多的水蒸气,所以蒸发速率会减慢。
•气体压力:气体的压力越低,蒸发速率越快。
3. 蒸发技术的应用蒸发技术在许多领域中有广泛的应用,以下是其中几个常见的应用:3.1. 海水淡化海水淡化是一种将海水转化为淡水的过程,其中蒸发技术扮演了重要角色。
通过将海水加热至沸点,蒸发掉水分,再将蒸发后的水蒸气冷凝成淡水,从而实现淡化海水的目的。
3.2. 化学工业在化学工业中,蒸发技术经常用于从溶液中分离出所需的溶质。
通过加热溶液,使其中的溶质蒸发,然后通过冷凝,得到纯净的溶质。
3.3. 精细化工在精细化工领域,蒸发技术常用于分离液体混合物中的组分。
通过控制蒸发速率和温度,可以实现对不同组分的分离和提纯。
3.4. 食品工业在食品工业中,蒸发技术被广泛应用于浓缩果汁、酱料和奶制品等食品的制造过程。
通过蒸发,可以使水分蒸发掉,从而增加食品的浓度和保存期限。
3.5. 环境工程蒸发技术在环境工程中被用于处理废水和污水。
通过加热废水,使其中的水蒸发,从而将废水中的污染物浓缩,使其更容易进行处理和处理。
4. 蒸发技术的优势和局限性蒸发技术具有以下几个优势:•能够实现废水处理和海水淡化等重要的环境应用。
利用蒸发原理的应用有哪些
利用蒸发原理的应用有哪些1. 蒸发冷却技术•蒸发冷却技术是一种利用蒸发原理来降低气温的技术。
通过将水蒸发转化为吸热的过程,可以达到降温的效果。
这种技术被广泛应用于空调、冷却系统以及一些降温设备中。
•在空调系统中,蒸发冷却技术被用于冷却空气。
空调设备中的蒸发器通过将冷凝器内的制冷剂蒸发转化为气体,吸收周围空气的热量,从而使空气温度下降。
•蒸发冷却技术还可以用于降低大型工厂或建筑物的温度。
通过将水雾喷洒到热空气中,利用水的蒸发吸热作用,使空气温度下降。
2. 蒸发浓缩技术•蒸发浓缩技术是一种利用蒸发原理来提高液体溶液中溶质浓度的技术。
通过将溶液加热,使液体蒸发转化为气体,而溶质则留在液体中,从而实现液体中溶质浓度的升高。
•蒸发浓缩技术广泛应用于海水淡化、废水处理以及化工生产中。
在海水淡化过程中,海水被加热,部分水分蒸发,从而得到淡水。
而溶质(如盐类)则留在残留的海水中,使得淡水的浓度提高。
•在废水处理过程中,也可以利用蒸发浓缩技术将废水中的溶质(如重金属离子)浓缩,从而减少处理过程中的溶质排放。
3. 蒸发器的应用•蒸发器是一种利用蒸发原理来实现传热的设备。
在蒸发器中,液体被加热,通过蒸发的过程将热量传递给周围环境。
•蒸发器广泛应用于制冷、空调、化工以及食品加工等各个领域。
在制冷和空调系统中,蒸发器用于吸收室内热量,从而实现降温的效果。
在化工生产中,蒸发器被用于蒸发液体中的溶质,从而实现浓缩效果。
在食品加工中,蒸发器被用于将液体食品中的水分蒸发,从而实现浓缩和干燥的效果。
4. 蒸发冷冻技术•蒸发冷冻技术利用蒸发原理来实现冷冻效果。
通过将制冷剂在低压条件下蒸发,吸收周围环境的热量,从而使周围环境温度下降。
•蒸发冷冻技术广泛应用于冷藏柜、冷冻室、冷库等冷却设备中。
在这些设备中,制冷剂通过蒸发器蒸发,吸收环境的热量,使设备内部的温度降低,从而实现冷藏和冷冻的效果。
5. 蒸发防冻技术•蒸发防冻技术利用蒸发原理来防止水管、水箱等设备在低温环境下结冰。
蒸发原理的应用
蒸发原理的应用
蒸发原理的应用十分广泛,涉及到许多领域的工业和生活。
以下是一些常见的蒸发原理的应用。
1. 蒸发冷却:蒸发冷却是一种通过蒸发过程中吸收热量来冷却物体的方法。
例如,人们常常通过蒸发汗水来调节体温,房间内的加湿器通过蒸发水分来降低室内温度。
此外,许多冷却系统,如汽车冷却系统和空调系统,也采用了蒸发冷却原理。
2. 干燥技术:许多物质需要在加工和储存过程中保持干燥状态,以防止发霉、变质或损坏。
蒸发技术广泛应用于干燥过程中,通过将水分转化为蒸汽并排除出去,达到干燥的目的。
常见的干燥设备包括各种类型的烘箱、干燥机和除湿机。
3. 盐类生产:蒸发是盐类生产过程中的关键步骤。
海水中含有大量的盐类,在蒸发器中,通过蒸发海水,可以使水分蒸发掉并留下盐类。
这种方法被广泛用于盐场和盐水处理厂。
4. 浓缩液体:蒸发也可以用于浓缩液体。
在化工和食品工业中,通过蒸发可以将液体中的水分蒸发掉,达到浓缩的目的。
这种方法常用于制备果汁浓缩液、牛奶粉等。
5. 废水处理:蒸发技术被广泛应用于废水处理领域。
在废水处理过程中,蒸发器可以将废水中的水分蒸发掉,从而减小废水的体积和浓度。
蒸发后的水蒸汽可以回收利用,而余下的浓缩物可以进一步处理或处置。
总之,蒸发原理的应用非常广泛,包括蒸发冷却、干燥技术、盐类生产、浓缩液体以及废水处理等领域。
这些应用不仅促进了各个行业的发展,还提高了资源利用效率和环境保护水平。
蒸发化工原理及应用
蒸发化工原理及应用蒸发是一种将液体转变为气体的过程,涉及到物质的能量转移和相变。
它在化工工业中有着广泛的应用,包括蒸馏、浓缩、脱水和结晶等。
本文将详细介绍蒸发的化工原理及应用。
首先,我们来了解蒸发的化工原理。
蒸发是通过加热液体使其沸腾,从而使液体内部的分子获得足够的能量,克服表面张力和大气压强的作用,从液态转变为气态。
在液体表面形成气泡,液态分子脱离液体进入气相,这个过程被称为沸腾。
蒸发是沸腾过程的一种特殊形式,其液态分子在不沸腾的情况下,通过表面散射进入气相。
蒸发涉及到能量的转移,其过程中液态分子吸收热量从而增加其能量。
这里的热量可以以多种方式提供,常见的有电加热、直接火燃烧、蒸汽加热等。
蒸发是一个自发的过程,具有热力学上的驱动力。
液体中高能量的分子有机会逃逸到气相中,从而降低液体的内能,使其更加稳定。
同时,蒸发的速度与温度和压力有关,温度越高、压力越低,液体分子的能量越大,蒸发速度越快。
蒸发过程中往往伴随着质量转移,因此蒸发被广泛应用于化工工业中的各个领域。
以下是一些常见的蒸发应用:1. 蒸馏:蒸馏是一种将混合物中两种或多种不同挥发性的成分分离的方法。
通过加热混合物,使其其中的一种或几种组分蒸发,然后通过冷凝收集产生的蒸汽,从而得到纯净的组分。
常见的蒸馏设备有精馏塔和托普科夫塔等。
2. 浓缩:浓缩是一种将溶液中的溶质浓缩的方法。
通过加热溶液,使溶剂蒸发,从而使溶质在体积减少的过程中浓缩。
浓缩可以用于生产浓缩果汁、浓缩奶等各种食品和饮料。
3. 脱水:脱水是将液体中的水分子去除的过程。
在食品和化工行业中,脱水可以使产品更加稳定和经济。
常见的脱水方法有真空脱水和气体吹脱水。
4. 结晶:结晶是一种通过蒸发溶液中溶质浓度超过其饱和度而使溶质结晶出来的方法。
通过加热溶液蒸发其中的溶剂,使溶质浓度超过饱和度,使溶质结晶沉淀。
结晶是制备无机盐、有机化合物等纯品的重要方法。
除了以上几个应用,蒸发在许多其他领域也有广泛的应用,例如海水淡化、污水处理、腐蚀防护等。
蒸发冷却的原理和应用
蒸发冷却的原理和应用1. 原理介绍蒸发冷却是一种利用液体蒸发带走热量的原理,通过液体的蒸发流程使周围环境的温度下降。
蒸发是指液体转化成气体的过程,从液体状态到气体状态的转变需要吸收热量。
当液体蒸发时,其分子从液体界面脱离,吸收周围环境的热量,使周围的温度下降,达到冷却的效果。
2. 蒸发冷却的应用蒸发冷却的原理被广泛应用于各个领域,以下列举了一些常见的应用场景:2.1 冷却系统蒸发冷却在冷却系统中起到了至关重要的作用。
例如,汽车引擎散热系统中使用冷却液蒸发冷却来降低发动机的温度。
冷却液通过散热器,当冷却液经过散热器表面时,会与空气接触,冷却液中的热量会被蒸发到空气中,从而使冷却液的温度降低。
2.2 空调系统蒸发冷却也广泛应用于空调系统中。
空调系统通过蒸发冷却的原理,将室内的热量通过蒸发的方式排放到外界。
空调系统中的蒸发器通过冷媒的蒸发过程带走室内的热量,将空气冷却。
2.3 人体散热人体散热也是利用蒸发冷却的原理。
当人体出汗时,汗水从皮肤上蒸发,吸收热量,带走体表的热量,从而冷却身体。
这也是人体对热量调节的一种重要方式。
2.4 农业灌溉蒸发冷却在农业灌溉中有很大的应用。
通过将灌溉水喷洒到农田上,水从液态转化为气态的过程中吸收周围热量,可以降低农田表面的温度,缓解高温对农作物的伤害。
3. 蒸发冷却的优势蒸发冷却相对于其他冷却方式有许多优势:3.1 节能环保蒸发冷却是一种能耗较低的冷却方式,相比于传统的机械式冷却系统,蒸发冷却不需要额外的能源来带走热量,只需要利用液体蒸发的特性即可实现冷却效果,因此能够节约能源,减少对环境的负荷。
3.2 低成本蒸发冷却的设备和维护成本相对较低。
相比于一些高能耗的冷却设备,例如冷却塔和冷凝器,蒸发冷却的设备成本和运行成本都较低,适用于许多规模不大的应用场景。
3.3 容易实施蒸发冷却的实施相对简单,不需要复杂的设备和系统。
一些简单的蒸发冷却装置,如风扇和水喷雾系统,都可以很容易地安装和使用。
多效真空蒸发
多效真空蒸发:原理、应用与优化多效真空蒸发是一种高效、节能的蒸发技术,广泛应用于化工、制药、食品、环保等行业。
它通过多个蒸发器串联操作,在真空条件下实现水分的蒸发和浓缩,从而达到提高产品质量、降低能耗和减少环境污染的目的。
本文将详细介绍多效真空蒸发的原理、应用及优化措施。
一、多效真空蒸发的原理多效真空蒸发的基本原理是利用前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为下一效蒸发器的加热热源,以此类推,形成多个蒸发器串联的蒸发系统。
在真空条件下,料液在蒸发器中受热蒸发,产生的水蒸气被冷凝器冷凝回收,而浓缩后的料液则从末效蒸发器排出。
由于真空条件降低了料液的沸点,使得蒸发过程在较低的温度下进行,从而减少了热敏性物质的损失和设备的腐蚀。
二、多效真空蒸发的应用1. 化工行业:多效真空蒸发在化工行业中应用广泛,如处理含盐废水、回收有机溶剂等。
通过蒸发浓缩,可将废水中的盐分和有害物质去除,达到排放标准,同时实现资源的回收利用。
2. 制药行业:在制药过程中,多效真空蒸发可用于提取药液中的有效成分,去除杂质和水分,提高药品的纯度和质量。
3. 食品行业:食品工业中的果汁、牛奶等液态食品的浓缩处理常采用多效真空蒸发技术。
通过蒸发浓缩,可提高产品的口感和保质期,降低运输成本。
4. 环保行业:多效真空蒸发在处理高浓度有机废水、污泥干化等方面具有显著优势。
通过蒸发处理,可将废水中的有机物去除,减少污染物的排放,实现环保目标。
三、多效真空蒸发的优化措施1. 提高设备效率:优化蒸发器的结构设计,减小热阻,提高传热效率。
同时,选用高效、耐腐蚀的材料,延长设备的使用寿命。
2. 节能降耗:通过余热回收、热泵技术等手段,充分利用系统内的热能,降低能耗。
此外,优化操作参数,如真空度、加热温度等,也可实现节能降耗。
3. 自动化控制:引入自动化控制系统,实时监测和调整蒸发过程中的各项参数,确保系统稳定运行,提高产品质量。
4. 环保治理:加强废水、废气等污染物的治理,确保多效真空蒸发系统的环保性能。
利用蒸发原理的应用
利用蒸发原理的应用1. 概述蒸发是一种液体变成气体的过程,它发生在液体表面上。
利用蒸发原理的应用广泛存在于我们的日常生活中。
本文将介绍几个利用蒸发原理的应用案例,包括蒸发冷却、湿度调节和太阳能蒸馏。
2. 蒸发冷却蒸发冷却是一种常见的降温方法,通过利用蒸发过程中吸热的特性来降低环境温度。
以下是一些利用蒸发冷却的应用案例:•蒸发冷却器:蒸发冷却器是一种设备,通过将水蒸发来提供降温效果。
它通常包含一个水箱和一个蒸发媒介,如湿板或湿纱布。
当水被蒸发时,它吸收周围环境的热量,从而降低周围空气的温度。
•蒸发降温系统:在一些建筑物中,特别是在热带地区,蒸发降温系统被广泛应用来降低室内温度。
这些系统通常使用蒸发冷却器将水蒸发,从而降低空气中的湿度和温度。
•蒸发冷藏技术:蒸发冷藏是一种通过蒸发冷却来保持食物新鲜和凉爽的技术。
在这种技术中,一部分食物被放置在一个通过蒸发冷却器降温的空间中。
蒸发过程吸收了食物的热量,从而保持其新鲜和凉爽。
3. 湿度调节除了降温,蒸发原理还可以用于湿度调节。
以下是一些利用蒸发原理的湿度调节的应用案例:•蒸发加湿器:蒸发加湿器是一种设备,通过将水蒸发来增加室内的湿度。
它通常包含一个水箱和一个蒸发媒介,如湿度球或湿纱布。
当水蒸发时,它释放水蒸汽到空气中,增加室内的湿度。
•蒸发除湿器:蒸发除湿器是一种设备,通过利用蒸发原理来降低空气中的湿度。
它通常包含一个湿度传感器和一个蒸发媒介,如湿板或湿纱布。
当室内湿度过高时,蒸发媒介会吸收空气中的水分,并将其蒸发出去,从而降低室内湿度。
4. 太阳能蒸馏蒸发原理还可以应用于太阳能蒸馏,用于海水淡化和水资源的净化。
以下是太阳能蒸馏的几个应用案例:•太阳能淡化装置:太阳能淡化装置利用太阳能将海水蒸发,然后通过冷凝将蒸汽转化为淡水。
这种方法可以用于海水淡化和水资源的净化,提供清洁的饮用水。
•太阳能蒸馏器:太阳能蒸馏器是一种利用太阳能进行蒸馏的设备。
它通常包括一个蒸馏器和一个储水器,通过太阳能对水进行蒸发和冷凝,从而获得纯净的水。
蒸发技术及应用的原理
蒸发技术及应用的原理蒸发技术是一种将液体转化为气体的过程,它是广泛应用于化工、环保、食品、医药等领域的一种重要工艺技术。
蒸发技术的原理是利用外加热源,使液体内部的分子能量增加,部分分子越过液体表面逸出成为气体,从而实现液体的蒸发。
下面将从蒸发的原理、蒸发的应用以及蒸发技术的发展前景三方面展开介绍。
首先,蒸发技术的原理是液体分子在外界加热作用下,具有足够的动能能够克服表面张力逸出成为气体。
蒸发过程包括两个基本步骤:液体内部分子获得能量、液体内部分子越过表面成为气体。
在蒸发过程中,越热的液体分子能量越高,逸出成为气体的机率越大。
同时,液体的表面张力也影响着蒸发的速率。
一般来说,液体的表面张力越小,蒸发速率越快。
蒸发技术通过对液体进行加热,使得其内部分子获得足够能量,从而实现液体蒸发成气体的过程。
其次,蒸发技术具有广泛的应用领域。
在化工工业中,蒸发技术被广泛用于溶剂回收、晶体制备、废水处理等领域。
在食品加工行业,蒸发技术常用于果汁浓缩、乳制品浓缩、制糖等工艺中。
在医药领域,蒸发技术被用于制药原料的浓缩、溶剂回收等方面。
此外,在环保领域,蒸发技术也被用于垃圾焚烧废气处理、工业废气处理等方面。
可以看出蒸发技术在工业生产和环境保护中具有重要的应用价值。
最后,从蒸发技术的发展前景来看,随着科学技术的不断进步,蒸发技术也在不断得到改进和完善。
目前,一些新型蒸发设备如膜蒸发器、旋转蒸发器等已经被广泛应用于工业生产中,这些蒸发设备不仅能够提高蒸发效率,还可以减少能耗和资源消耗。
另外,随着环保问题的日益突出,蒸发技术的清洁生产、资源循环利用等方面的应用也将得到重视。
未来的蒸发技术将更加注重节能环保和资源利用效率,在化工、食品、医药等行业将会有更广泛的应用前景。
总之,蒸发技术作为一种重要的工艺技术,拥有广泛的应用领域和发展前景。
通过对蒸发的原理和应用的了解,可以更好地推动蒸发技术的发展,提高其在工业生产和环境保护中的应用效果。
水蒸发的原理及应用
水蒸发的原理及应用1. 水蒸发的基本原理水蒸发是指水在液态转变为气态的过程。
它是一种自然界中非常常见的现象,也是水循环过程中的重要环节。
水蒸发的原理主要涉及水分子在受热后获得足够的能量,脱离液态形成水蒸气的过程。
以下是水蒸发的基本原理:•温度:水的温度升高会促使水分子的运动速度加快,增加脱离液态的几率。
•气体压力:水蒸气对应的饱和蒸气压与温度成正比关系。
当饱和蒸气压超过水表面的压力时,水分子会以气态的形式逸出液体。
•表面积:液体的表面积越大,蒸发速度越快。
这是因为液体表面的分子更容易脱离液态形成气体。
2. 水蒸发的应用水蒸发在许多领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用:2.1 冷却系统水蒸发的过程需要吸收热量,因此可以用来实现冷却作用。
许多冷却系统利用水蒸发的原理有效地降低温度。
其中最常见的例子就是蒸发冷却器,它通过将水喷洒到热表面上,利用水蒸发的过程来带走热量,从而降低表面温度。
2.2 防止干燥水蒸发可以增加空气中的湿度,有助于防止干燥。
许多家庭和办公室中使用的加湿器就是利用水蒸发来增加空气中的水分。
此外,水蒸发还被用于保湿面膜、湿度控制器等产品中,以帮助调节和保持空气湿度。
2.3 饮水处理水蒸发在饮水处理过程中也起着重要作用。
例如,蒸馏是一种通过水蒸发和凝结来去除水中杂质的方法。
在饮用水制造过程中,通过蒸发去除水中的有机物、矿物质、重金属等有害物质,从而提供安全可靠的饮用水。
2.4 养殖行业水蒸发在养殖行业中也有应用。
在温室养殖、大棚种植等环境中,通过调节水的蒸发速率和湿度,可以创造适宜的生长环境,提高作物的产量和质量。
此外,在鱼类养殖中,水蒸发还可以控制水体中的溶解氧含量,为鱼类提供适宜的生长环境。
3. 总结水蒸发作为自然界常见的现象,在许多领域都有重要的应用。
了解水蒸发的原理不仅能够帮助我们更好地理解自然界的循环过程,还可以指导我们在实际应用中更好地利用水蒸发的特点和功能。
无论是在冷却系统、防止干燥、饮水处理还是养殖行业,水蒸发都发挥着重要的作用,为我们的生活带来了许多便利和好处。
蒸发原理与应用
蒸发原理与应用
蒸发是一种物质由液态转变为气态的过程。
它依赖于能量的输入,通常来自于加热或者大气中的太阳辐射。
当液体受热时,其中的分子能量增加,运动速度加快,从而有一部分分子克服表面张力,从液体的表面逸出。
这些逸出的分子形成气体,也就是蒸汽。
蒸发是一种自然界普遍存在的现象,其应用也非常广泛。
以下是蒸发的一些应用:
1. 蒸发冷却:在许多系统中,蒸发被用来冷却空气或者液体。
例如,当我们出汗时,汗水会蒸发,从而带走体表的热量,使我们感到凉爽。
类似地,水的蒸发也是太阳能风扇和空调系统中的工作原理。
2. 蒸发淋浴:有些地区没有足够的淡水供应,而只有海水。
蒸发淋浴是一种通过蒸发和凝结来分离淡水和盐水的方法。
海水经过加热,水分蒸发,蒸汽经过凝结,变成淡水,而盐类则留在容器中。
3. 蒸发浓缩:在化学工业生产中,蒸发也常用于浓缩溶液。
通过加热溶液,溶液中的溶剂蒸发,而溶质浓缩。
4. 蒸发干燥:蒸发也可以用于食品加工和制药行业中。
将食物或者药物置于蒸发器中,通过加热,液体部分蒸发掉,将产品从湿态转变为干态。
5. 蒸发盐池:在一些地区,如盐湖,可以利用太阳能加热水体,使其中的水分蒸发,留下盐类。
这是一种常见的盐生产方法。
以上仅是蒸发的一些常见应用,蒸发在生活和工业中都起到了重要的作用,为我们的生活带来了便利。
利用蒸发原理的应用案例
利用蒸发原理的应用案例1. 蒸发冷却系统•蒸发冷却系统利用液体从液态转变为气态时吸收热量的特性。
•在蒸发冷却系统中,液体通过喷雾或冷却塔的方式被雾化,形成水蒸气。
•这些水蒸气会吸收周围的热量,并且将热量带走,从而达到降低环境温度的效果。
•蒸发冷却系统广泛应用于空调系统、工业生产过程中的冷却以及温室农业等领域。
2. 蒸发测量仪器•蒸发测量仪器利用了水的蒸发速度与环境条件(例如温度、湿度和风速等)的关系。
•这些仪器通常包括一个水面,通过观察水面的下降速度来判断蒸发速率。
•蒸发测量仪器广泛应用于气象学、土壤水分测量、水资源管理以及环境监测等领域。
3. 蒸发浓缩技术•蒸发浓缩技术利用了液体在蒸发过程中浓度的增加的原理。
•在蒸发浓缩技术中,液体通过加热使其蒸发,而溶质(例如盐或有机物)会留在溶液中。
•这样,通过连续蒸发,可以将溶液的浓度增加到所需的程度,并获得纯净水或者高浓度溶液。
•蒸发浓缩技术广泛应用于化工、食品加工、海水淡化以及废水处理等领域。
4. 蒸发干燥技术•蒸发干燥技术利用了液体在蒸发过程中变为气态的特性。
•在蒸发干燥技术中,液体通过加热使其蒸发,而固体物质则保留在干燥器中。
•这样,通过连续蒸发,可以将湿润的固体物质转变为干燥的固体物质。
•蒸发干燥技术广泛应用于化工、食品加工、制药以及纸浆和纸张工业等领域。
5. 蒸发冶炼技术•蒸发冶炼技术利用了液体蒸发过程中溶质与溶剂的分离原理。
•在蒸发冶炼技术中,液体通过加热使其蒸发,溶质留在溶液中。
•这样,可以实现溶质的分离和回收,达到冶炼过程中提纯的目的。
•蒸发冶炼技术广泛应用于矿业、冶金以及化工领域。
6. 蒸发能量回收系统•蒸发能量回收系统利用了液体蒸发过程中吸收的热量进行能量回收。
•在蒸发能量回收系统中,热液体通过加热使其蒸发,并吸收周围的热量。
•这些蒸发的液体可以通过热交换器和冷凝器进行回收,并转化为可用的能量。
•蒸发能量回收系统广泛应用于工业生产过程中的能量回收和节能减排等领域。
生活中应用蒸发原理的
生活中应用蒸发原理的1. 衣物快干的原理•在衣物晾晒的过程中,太阳能提供了热量,使水分分子具有足够的能量跃出水面。
•风吹送更多的空气到湿衣物表面,加速了水分的蒸发。
•当湿气蒸发到一定程度时,空气中的水分浓度就会达到饱和,此时衣物上的水分会凝结成水珠,形成露水。
2. 空气调节•空调主要通过蒸发冷却来降低室内温度。
空调中的制冷循环系统中,蒸发器中的制冷剂吸收了房间内部的热量,将室内温度降低。
•在蒸发过程中,制冷剂从液态变为气体,吸热能力强,从而达到降低室内温度的目的。
3. 水的净化过程•在自然界中,水蒸发后会升到高空,形成云层,随后形成降水,如雨、雪等,并将大气中的污染物带到地表。
•在水的净化过程中,由于蒸发原理的存在,水能够离开地表,带走一部分污染物,使地表水获得净化。
4. 菜肴烹饪•在烹饪菜肴过程中,蒸发可以起到控制食材的汁液浓度和增加香气的作用。
•当菜肴中的汁液在煮沸过程中发生蒸发,水分含量减少,汁液浓度增加,从而提升菜肴的风味。
•同时,蒸发带走了水中的某些气味成分,强化了菜肴的香气。
5. 废弃物处理•在废弃物处理中,蒸发可以起到浓缩和干燥废弃物的作用。
•废弃物在接受蒸发处理后,水分被蒸发掉,废弃物得到浓缩和干燥,方便后续的处理和处置。
6. 饮水设备•在饮水设备中,采用蒸发原理可以过滤和净化水质。
•蒸发设备将水转为水蒸气,通过蒸发过程中的净化,除去水中的杂质和污染物。
•蒸发后的水蒸气再经过冷凝,形成净化的水。
通过这种方式,可以提供更纯净的饮用水。
7. 医疗器械消毒•蒸发被广泛用于医疗器械消毒过程中。
•高温蒸汽可以快速杀灭细菌、病毒和其他有害微生物。
•蒸发器将水转化为蒸汽,将蒸汽直接接触物体表面,达到彻底杀灭病菌的目的。
总结:蒸发原理在生活中的应用十分广泛。
从衣物干燥到空气调节,从饮水净化到废弃物处理,都离不开蒸发的作用。
蒸发原理不仅可以改善生活品质,还能提高生活效率。
通过充分利用蒸发原理,我们可以更好地应用这个自然现象,使生活更加便利和舒适。
热蒸发的原理及应用
热蒸发的原理及应用1. 热蒸发的基本原理热蒸发是一种将液体转化为气体的过程,其基本原理是通过提供足够的热量,使液体内部的分子能够克服表面张力,跨越液体表面,进入气态。
热蒸发包括自然蒸发和强制蒸发两种方式。
1.1 自然蒸发自然蒸发是指在常温下,液体自身分子的能量足以使其一部分分子从表面自由脱离,从而转化为气体。
自然蒸发是一种无需外界能源供给的蒸发方式,常见于自然界中的湖泊、河流、海洋等大型水体。
1.2 强制蒸发强制蒸发是指通过外界提供热量,使液体迅速转化为气体。
典型的强制蒸发方式包括沸腾、蒸发器以及蒸馏过程等。
2. 热蒸发的应用领域热蒸发在各个领域都有广泛的应用,主要包括以下几个方面:2.1 农业领域在农业领域,热蒸发被广泛应用于温室种植。
通过蒸发器提供热量,使温室内的温度升高,创造出适合植物生长的环境。
此外,热蒸发也可用于农田的灌溉和水分调节。
2.2 食品加工领域热蒸发在食品加工领域中起着重要作用。
例如,通过热蒸发可以将牛奶中的水分蒸发掉,制成浓缩牛奶或奶粉。
此外,热蒸发还可以用于蔬菜、水果等的脱水处理,延长其保存时间。
2.3 化工领域在化工领域,热蒸发被广泛应用于溶剂的回收和浓缩。
通过热蒸发,可以使液体中的溶剂转化为气体,然后通过冷凝器使其重新液化,从而实现溶剂的回收。
此外,热蒸发也可用于化工原料的浓缩和分离。
2.4 能源领域在能源领域,热蒸发被用于发电。
例如,以太阳能为能源的太阳能蒸发器通过将液体加热转化为气体,驱动涡轮机发电。
此外,热蒸发还可以用于海水淡化,提供淡水资源。
3. 热蒸发的优势与挑战热蒸发作为一种重要的物理现象和技术手段,具有许多优势,同时也面临一些挑战。
3.1 优势•无需使用化学药剂,对环境友好。
•可以回收和重复利用溶剂和能源。
•操作简单,投资成本相对较低。
•适用于大规模生产和小规模应用。
3.2 挑战•需要大量的热量供应,对能源的需求较高。
•控制蒸发速度和控制液体中有害物质的排放是技术难点。
应用蒸发的原理
应用蒸发的原理1. 概述蒸发是一种物质从液体相转变为气体相的过程。
在自然界和工业生产中,蒸发是一种常见而重要的现象。
蒸发不仅是水循环和气候变化的基本过程之一,还在很多应用中发挥重要作用,如蒸发冷却、蒸发浓缩、蒸馏等。
2. 蒸发的基本原理蒸发是液体分子由液相通过脱离表面转变成气相的过程。
当液体接触到空气时,液体表面上的液体分子不断地吸收了空气分子的能量而获得更高的动能,部分液体分子能量达到蒸发能的要求,从液体中脱离出来,并转变为气体状态。
因此,蒸发是一个液体分子与空气分子之间的能量交换和转移的过程。
蒸发过程中的参数包括温度、湿度、表面积和风速等,这些参数都会对蒸发速率产生不同程度的影响。
一般来说,温度越高,湿度越低,表面积越大,风速越快,蒸发速率也就越快。
3. 应用蒸发的原理3.1 蒸发冷却蒸发冷却是利用液体蒸发时吸收热量的特性来降低周围环境温度的一种方法。
当液体蒸发时,它会从周围环境中吸收热量以提供蒸发过程所需的能量,这样就使得周围环境的温度降低。
蒸发冷却广泛用于空调、冷却塔等领域。
3.2 蒸发浓缩蒸发浓缩是利用蒸发原理将溶液中的溶质浓缩至所需浓度的一种方法。
当溶液蒸发时,溶质被限制在液相中,溶剂蒸发而离开。
溶质越来越浓缩直到达到所需浓度。
蒸发浓缩广泛应用于食品工业、化工工业等领域。
3.3 蒸馏蒸馏是利用液体的不同沸点来分离液体混合物的一种方法。
通过加热液体混合物,使沸点较低的成分先蒸发,然后通过冷凝成液体再收集,从而实现对混合物的分离。
蒸馏在石油化工、制药工业等领域具有重要的应用。
4. 应用蒸发的优势•环保:蒸发过程没有液体溶剂的排放,不会对环境造成污染。
•能耗低:蒸发过程只需要提供蒸发能,相对于传统的加热和蒸发方法,能耗更低。
•高效:蒸发过程可以在较短的时间内完成,提高生产效率。
5. 结论蒸发是一种常见而重要的现象,应用蒸发的原理可以实现一系列的工业过程,如蒸发冷却、蒸发浓缩和蒸馏等。
由于蒸发具有环保、能耗低和高效的优势,蒸发技术在许多领域中得到广泛应用,并为相关产业的发展做出了贡献。
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Q
=
1.05 ×
2.22
×
2305 ×103
+
20000 3600
×
3.56 ×103
×
(87.5
−
75)
=
5.63 × 10 6 W
又由附录查得196kPa 下饱各蒸汽温度为119.6 ℃,汽化潜热为 2203kJ ⋅ kg −1
所以蒸发器的传热面积为:
5
A
=
Q
K (T1 − t1 )
加热蒸汽温度,T 溶液沸点,t
纯水沸点, t0
理论温度差, ∆tT = T − t0
图 5-3 温度差损失示意图
温度差损失 ∆ = ∆tT − ∆t m= (T − t0 ) − (T − t ) = t − t0
本教程换一个证法,重点研究溶液沸点升高值。某些无机物溶液在常压下的沸点可查有 关化工手册。
这样,溶液平均压强对应的沸点,就比操作压强对应的沸点要高。
【例 5-4】 蒸发浓度为 50 %(质量百分率)的 NaOH 水溶液时,若蒸汽压为 40kPa ,蒸
发器内溶液高度为 L = 2m ,溶液密度为 ρ = 1450kg ⋅ m−3 ,试求此时溶液的沸点。
解:查饱和水蒸气压表得,压力为 40kPa 的水蒸气,沸点为 75 ℃,以水的沸点 75 ℃,
………………(I)
由此可求得水份蒸发量为:
W
=
F1 −
x0 x1
完成液的浓度:
………………(Ia)
x1
=
Fx0 F−x
………………(Ib)
式中, F ——溶液的进料量, kg ⋅ h−1 ; W ——水份蒸发量, kg ⋅ h−1 ;
x0 ——原料液中溶质的浓度,质量分率;
2
x1 ——完成液中溶质的浓度,质量分率
(1) 蒸发量 (2) 原料液温度分别为 30℃、80℃和 120℃时的加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量。 解:(1)蒸发量 由(I)式知
W
=
F1 −
χ0 χ1
=
20001 −
0.1 0.3
= 1333kg
⋅ h −1
(2)加热蒸汽消耗量 由(IIa)式知
D = Wγ ' + FCF (t1 − t0 ) + QL γ1
式中, t A , t A ' ——在 P1 和 P2 压力下,无机物溶液的沸点, K ;
tw , tw ' ——在 P1 和 P2 压力下,标准溶液的沸点, K ; K ——杜林常数
杜林规则是经验规则,图 5-4 是以水为标准液体时,不同浓度 NaOH 水溶液的杜林线图。
图 5-4 NaOH 水溶液杜林线图
查图 5-4 的杜林线图,得117 ℃(此为溶液表面的沸点温度)。
若考虑溶液高度 L = 2m ,蒸发器内部压力为:
Pm
=
P
+
ρgL 2
=
40kPa
+ 1450 × 9.81× 2 2
=
54.22kPa
压力为 54.22kPa 时,查得水蒸汽沸点为 83.06 ℃,
∴因静压力的沸点升高为 83.06 − 75 = 8.06 ℃
和液体沸腾对流传热求出间壁两侧的对流传热系数,及按经验估计的垢层热阻进行计算。对 于蒸发器的传热温度差,因为蒸发过程是间壁两侧的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温传热,
所以 ∆Tm = T1 − t1 ,但是水溶液的沸点 t1 的确定方法还有待于 5-6 节中进行讨论 。
5-5 传热面积计算举例
【例 5-2】 在单效蒸发器中,将15% 的 CaCl2 水溶液连续浓缩到 25% ,原料液流量为 20000kg ⋅ h−1 ,温度为 75 ℃。蒸发操作的平均威力为 49kPa ,溶液的沸点为 87.5 ℃。加
【例 5-3】若浓度为18.32 %(质量)的 NaOH 水溶液,在压力为 29.4kPa 时的沸点为 74.4
℃,试用杜林规则求其在 49kPa 时,该溶液的沸点 t A 各种压力下水、NaOH 溶液的沸点如表
5-1 所列:
表 5-1 【例 5-3】附表
压力, kPa
NaOH 溶液的沸点,℃
水的沸点,℃
液的沸点由于有了溶质 A 的加入,使蒸气压下降,导致沸点升高,即高于纯水在相同压
力下的沸点( t0 ),即 t > t0 。这个沸点升高到起的温度差 ∆tm 下降,即温度差损失( ∆ )。
一般教材中讲有三种温度差损失,分别为Δ'、Δ''、Δ'''。如图 5-3 所示。
实际温度差
∆tm = T − t
H , H ' ——分别是加热蒸汽和二次蒸汽的焓, J ⋅ kg −1 ;
CF , CW ——-分别是原料液和水的比热, J ⋅ kg −1 ⋅ K −1 ;
t0 、 t1 ——分别是原料温度和溶液的沸点,K;
T1 ——冷凝液的饱和温度,K; QL ——蒸发器的热损失, J ⋅ s −1 ;
∵ H − CwT1 = γ , H '−CwT1 = γ '
图 5-5 溶液内部压力推导图。
如图 5-5 所示,设溶液的平均压强为 Pm ,操作压强(或二次蒸汽压强)为 P ,溶液内部
的压强按液面和底部间的平均压强计算,即
Pm
=
P
+
(P +
2
ρgL)
=
P
+
ρgL 2
………………(V)
式中, ρ ——溶液平均密度, kg ⋅ m−3 ;
p ——二次蒸汽压强, Pa ; L ——液层高度, m 。
由 附 录 查 得 压 力 为 39.3和196kPa 时 的 饱 和 蒸 汽 的 汽 化 潜 热 分 别 为 2320 和
2204 kJ ⋅ kg −1 ,原料液温度为 30℃时的蒸汽消耗量为:
1333× 2320 + 2000 × 3.77 × (80 − 30) + 12000 × 3600
D=
∴ Dγ = Wγ ' + FCF (t1 − t0 ) + QL D = Wγ ' + FCF (t1 − t0 ) + QL γ
………………(IIa)
式中,γ,γ` ——分别为加热蒸汽与二次蒸汽的汽化潜热, J ⋅ kg −1 ;
若原料液在沸点下进入蒸发器,即 kg,再忽略热损失,即 QL = 0 ,则式(IIa)得:
二、蒸发器的热量衡算 对图 5-2 的虚线范围作热量衡算得:
DH + FCF t0 = WH ' + (FCF − WCW )t1 + DCwT1
( ) 或 D(H − CwT1 ) = W H ' − Cwt1 + FCF (t1 − t0 ) + QL
…………(II)
式中, D ——加热蒸汽流率, kg ⋅ s −1 ;
D =γ' Wγ
………………(IIb)
D/W 称为单位蒸汽消耗量,即蒸发 1kg 水所需蒸汽量, kg蒸汽 ⋅ kg −1水
由于二次蒸汽γ ' 与加热蒸汽γ ,随压力变化不大,即γ '= γ ,
∴ D = 1 即原料液为沸点进料并忽略热损失时,加热蒸汽消耗量与二次蒸汽生成量 W
相等。
3
5-3 蒸发衡算计算举例
第五章 蒸发
§1 概述 5-1 蒸发的用途和分类
在日常生活中,熬中药、煲猪骨汤,许多人都操作过。抓中药时,医生会嘱咐,三碗水 煎成一碗水。熬中药的过程,既是一个中药有效成份的溶解过程,又是一个蒸发过程。广东 人煲的“老火靓汤”这一过程,也包含了蒸发过程。
什么叫蒸发?将溶液加热,使其中部分溶剂气化并不断去除,以提高溶液中的溶质浓度 的过程即蒸发。熬中药时,如果不是三碗水煎成一碗水,则三碗水中的药物浓度不高,药效 就不够。如图 5-1 所示。
101.3
107
100
29.4
74.4
68.7
49
80.9
解:先依式(IV)计算 NaOH 水溶液在浓度为 18.32%(质量)时的 K 值,即
K
=
tA
−
t
' A
= 107 − 74.4
= 1.041
tw
−
t
' w
100 − 68.7
又由 t A tw
−
t
'' A
−
t
'' w
= 1.041 ,
∴tA=87.1℃
1
§2 单效蒸发 5-2 单效蒸发衡算方程
一、蒸发器的物料衡算
图 5-2 单效蒸发衡算示意图 在蒸发操作中,单位时间内从溶液蒸发出来的水量,可通过物料衡算确定。现对图 5-2 所示的单效蒸发器作溶质的物料衡算。在稳定连续操作中,单位时间进入和离开蒸发器的溶 质数量应相等,即
Fx0 = x(F − W )x1
图 5-1 蒸发示意图 在化工生产中,NaOH 溶液增浓、稀糖液的浓缩、由海水蒸发并冷凝制备淡水等都是采用 蒸发操作来实现的。 蒸发的方式有自然蒸发和沸腾蒸发。自然蒸发是溶液中的溶剂在低于沸点下汽化,例如 海盐的晒制。沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时汽化,在溶液各个部分都同时发生汽化现 象。因此,沸腾蒸发的速率远超过自然蒸发速率。 蒸发可按蒸发器内的压力分为常压、加压和减压蒸发。减压蒸发又称为真空蒸发。按二 次蒸汽利用的情况分为单效蒸发和多效蒸发。若将所产生的二次蒸汽不再利用或被利用于蒸 发器以外这种操作,称为单效蒸发;如果将二次蒸汽引至另一压力较低的蒸发器加热室,作 为加热蒸汽来使用,这种操作称为多效操作蒸发。