化工原理蒸发2
化工原理蒸发
化工原理蒸发
蒸发是一种常见的物质转化过程，是液体变为气体的过程。
在化工生产中，蒸发常用于从溶液中分离出溶质，或者将溶剂从溶液中回收的操作。
蒸发的原理是利用液体分子的热运动引起部分分子逃逸出液体表面，从而形成气体。
当液体处于开放容器中，溶剂分子会不断地从液体表面逸出并溶入空气中，使得溶液中的溶质浓度逐渐升高。
而当液体处于封闭容器中时，液体表面的溶质分子逸出后会与气体相平衡，形成溶解度平衡。
蒸发的速率受到多种因素的影响。
首先是液体的性质，液体的分子间作用力越小，蒸发速率越快。
其次是温度，温度越高，液体的分子热运动越剧烈，蒸发速率越快。
此外，湿度也会影响蒸发速率，湿度越低（即空气中水蒸气含量越低），蒸发速率越快。
在化工生产中，常用的蒸发设备有蒸发罐、蒸发器和蒸发冷凝器等。
蒸发罐是将液体加热使其蒸发，将蒸发的气体与溶质分离，获得溶质的设备。
蒸发器则是利用热量传导或传热介质将溶液加热使其蒸发的设备。
蒸发冷凝器则是用于将蒸发后的气体冷凝为液体，以便于回收溶质或溶剂。
蒸发技术在化工生产中具有广泛的应用。
例如，在制造盐的过程中，可以通过蒸发从盐水中分离出盐。
在制糖工业中，可以通过蒸发从甜汁中分离出糖。
此外，蒸发技术还可以用于回收有机溶剂，降低生产成本，并减少对环境的污染。
总结起来，蒸发是一种常见的物质转化过程，在化工生产中被广泛应用。
通过调控液体的性质、温度和湿度，以及使用适当的蒸发设备，可以实现溶质的分离和溶剂的回收，提高生产效率，降低生产成本。
化工原理课程设计三效蒸发
化工原理课程设计三效蒸发一、引言蒸发是化工过程中常用的分离技术之一，广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。
三效蒸发是一种高效的蒸发方式，通过多级蒸发器的串联，能够实现能量的充分利用，提高产品质量和能源利用效率。
本文将对化工原理课程设计中的三效蒸发进行详细介绍。
二、三效蒸发的原理三效蒸发是指通过三个级别的蒸发器进行连续蒸发，每个级别的蒸发器都能够利用前一级别的蒸汽来提供热量，从而实现能量的充分回收。
三效蒸发的原理可以概括为以下几个步骤：1. 一效蒸发：将待浓缩溶液进入一效蒸发器，通过加热使其部分蒸发，产生蒸汽。
蒸汽在一效蒸发器中冷凝，释放出的热量用于加热待浓缩溶液。
2. 二效蒸发：一效蒸发器中冷凝的蒸汽进入二效蒸发器，再次进行蒸发。
二效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发，产生更高质量的蒸汽。
二效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。
3. 三效蒸发：二效蒸发器中冷凝的蒸汽进入三效蒸发器，进行最后一次蒸发。
三效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发，产生最高质量的蒸汽。
三效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。
通过以上步骤，三效蒸发可以实现能量的充分回收，提高能源利用效率。
三、三效蒸发的应用三效蒸发广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。
以下是三效蒸发在不同领域的应用案例：1. 食品工业：三效蒸发被用于果汁、乳制品、酱油等食品的浓缩过程。
通过三效蒸发，可以将大量的水分蒸发出去，提高产品的浓缩度和保存期限。
2. 医药工业：三效蒸发被用于制药工艺中的溶剂回收和浓缩。
通过三效蒸发，可以将溶剂回收利用，减少环境污染，并提高产品质量。
3. 石油化工：三效蒸发被用于石油化工过程中的废水处理和溶剂回收。
通过三效蒸发，可以将废水中的溶解物质浓缩，减少废水的排放量，并将溶剂回收利用。
四、三效蒸发的优势和挑战三效蒸发相比传统的单效蒸发具有以下优势：1. 能量回收：通过多级蒸发器的串联，三效蒸发可以实现能量的充分回收，减少能源消耗。
化工原理 蒸发汇总
式中 x0，x——分别为料液、完成液的质量分数 。
7.2.1 单效蒸发的计算
• （2）热量衡算 • 时， 对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出
DHs Fh0 ( F W )h WH Dhs Ql
D( H s hs ) F ( h h0 ) W ( H h) Ql
减压（真空）蒸发。
② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸
7.1 概述
（5）蒸发操作的特点 ① 沸点升高 ② 溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求。 有些物料具有热敏性，有些则具有较大的黏度或具有较强的 腐蚀性等等，需要根据物料的这些特性，设计或选择适宜结 构的蒸发器。 ③ 溶剂汽化需吸收大量汽化热，因此蒸发操作是大量耗热
W, H, T
Fx 0 ( F W ) x
x0 W F ( 1 ) 水分蒸发量： x
加料 （1）
二次蒸汽
F , x 0 , t0 , h 0 D, Ts, Hs
加热蒸汽
蒸发室
加热
(F - W), x, t,h, c
完成液
Fx 0 完成液的浓度： x F W
（2）
D, Ts, hs
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济程 度（或生蒸汽的利用率）。
7.2.1 单效蒸发的计算
• （3）蒸发器传热面积的计算 由传热速率方程得
Q A Kt m
式中
A ——蒸发器传热面积，m2； Q ——传热量，W； K——传热系数，W/m2· K； Δtm——平均传热温差，K。
由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热， Δtm=Ts - t，且蒸发器的热负荷Q = DR，所以有
化工原理蒸发
化工原理蒸发
蒸发是化工过程中常见的一种分离技术，它利用物质在加热的条件下从液态转
变成气态的特性，实现了液体混合物的分离和浓缩。
蒸发技术在化工工业中有着广泛的应用，涵盖了食品加工、化学工业、环境保护等多个领域。
在化工原理蒸发中，液体混合物首先被加热至其沸点以上，使得部分液体蒸发
成为气体。
然后，通过冷凝器将气体冷却，使其再次变成液体，从而实现了混合物中不同组分的分离。
这一过程中，蒸发器和冷凝器是两个关键的设备，它们的设计和操作直接影响到蒸发过程的效率和成本。
在蒸发过程中，选择合适的蒸发器类型对于实现高效的分离和浓缩至关重要。
常见的蒸发器类型包括单效蒸发器、多效蒸发器、膜蒸发器等。
每种类型的蒸发器都有其适用的场景和特点，化工工程师需要根据具体的情况选择合适的设备。
另外，冷凝器的设计也是影响蒸发效率的重要因素之一。
通过合理的冷却系统
设计和运行参数的优化，可以有效地提高冷凝效率，减少能源消耗，降低生产成本。
除了设备的选择和设计，蒸发过程中的操作条件也对分离效率起着重要的作用。
例如，控制蒸发器的进料流量和温度，调节冷凝器的冷却水流量和温度等操作参数都会影响到蒸发过程的效率和产品质量。
总的来说，化工原理蒸发是一种重要的分离技术，它在化工工业中有着广泛的
应用。
通过合理选择设备、优化设计和操作条件，可以实现高效的分离和浓缩，为化工生产提供了重要的支持和保障。
化工原理上册课件第六章-蒸发课件
蒸发器的选型原则
①对物料的工艺特性有良好的适应性，如热敏 性、腐蚀性、结晶、结垢、黏性、发泡性等。 其中黏度在蒸发过程中的增加程度及结垢情况 应给予特别注意。 ②满足生产工艺对完成液质和量的要求。 ③结构简单，操作可靠，造价和操作费用低廉， 经济合理，维修方便。 常用蒸发器的主要性能和适用场合列于表6-3中
Dr W (H cW t1) Fc0 (t1 t0 ) QL
加热 蒸汽 供热
下使汽水化在成t1 二次蒸汽
将原料液 由至t沸0升点温t1
热损 失
42
二．热量衡算
近似取 H cW t1 r ' 水在t1℃的汽化热
则有
D Wr Fc0 (t1 t0 ) QL r
若原料液在沸点下加入蒸发器并忽略热损失，则
1．溶质存在引起的沸点升高Δ′
' tB T '
溶液的 沸点
与溶液压力 相等时水的
沸点
50
二．溶液沸点升高的计算
溶液沸点： 与操作压力、溶液种类及其组成有关。
获取
查手册——附录中 估算——杜林规则（Duhring’s rule）
51
二．溶液沸点升高的计算
杜林规则（Duhring’s rule）
二．热量衡算
加热蒸汽消耗量
D WH ' (F W )h1 Fh0 QL r
蒸发器的热负荷
加热蒸汽的 冷凝潜热
Q Dr WH ' (F W )h1 Fh0 QL
39
二．热量衡算
2. 可忽略溶液稀释热的情况 大多数溶液在溶质含量不太高时，其稀释热
不显著常可忽略。对于这类溶液，其焓值可由比 热容近似计算。以0℃的溶液为基准，则
34
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
蒸发 化工原理
蒸发化工原理
蒸发是一种常见的物质从液态到气态的相变过程，广泛应用于化工工艺中。
蒸发是通过加热液体使其产生蒸汽，将液体中的溶质分离出来。
这一过程主要依靠液体分子之间的相互作用力的克服和蒸汽与环境之间的质量传递完成。
在化工原理中，蒸发的实现方式多种多样，如单效蒸发、多效蒸发、闪蒸、蒸发结晶等。
其中，单效蒸发是最简单的一种方式，通过加热液体，使其沸腾产生蒸汽，然后分离出液体中的溶质。
多效蒸发则是在单效蒸发的基础上，将蒸汽传导给下一个蒸发器加热新的液体，从而提高热能利用效率。
蒸发过程中，液体分子的动能逐渐增高，能量不断转化为蒸汽的动能，导致液体温度升高。
当液体温度超过其饱和蒸汽压时，液体开始沸腾，产生大量蒸汽。
蒸汽与液体之间的传质过程是通过蒸汽在气液界面上的传递完成。
蒸汽与液体之间的传质速率取决于温度差、接触面积、液体流动情况等因素。
蒸发的应用广泛，常见于海水淡化、废水处理、食盐生产、化工中间体的提纯等工艺中。
通过蒸发，可以实现对溶液中的溶质进行分离和浓缩，提高产品的纯度和品质。
蒸发工艺的设计和优化对于提高产品的产量和质量具有重要意义。
化工原理学--蒸发讲义
化工原理学–蒸发讲义一、引言蒸发是化工过程中常见的分离技术之一，广泛应用于化工工业中。
本文档将介绍蒸发的基本原理、工艺分类以及蒸发过程中的关键参数和操作要点。
二、蒸发原理蒸发是利用物质从液态到气态的相变过程进行分离的方法。
常见的蒸发原理有以下几种：1.热量传递：通过向被蒸发物提供热量，使其温度提高，使得分子动能增加，从而从液态转变为气态。
2.汽化：分子在液面上获得足够的动能，克服表面张力，从液面进入气相。
3.质量传递：蒸发过程中，溶质向蒸汽传输，实现溶质的分离。
三、蒸发工艺分类蒸发可以按照不同的工艺特点进行分类，常见的工艺分类有以下几种：1.单效蒸发：只有一个蒸发器，需要连续供热。
2.多效蒸发：多个蒸发器串联，利用蒸发过程中的余热进行供热，节约能源。
3.MVR蒸发：机械蒸发再生(MVR)是一种通过压缩蒸发蒸汽回收系统中高温低压蒸汽能量的蒸发技术，能够显著提高能源利用率。
4.蒸发结晶：通过调节蒸发条件，使得被蒸发物溶解度降低，产生结晶。
四、蒸发过程关键参数在进行蒸发过程时，需要关注以下几个关键参数：1.温度：蒸发过程中，溶质溶解度随温度变化而变化，对温度的控制非常关键。
2.压力：蒸发器内的压力可以影响蒸发速率和温度，需要根据不同的溶质选择合适的压力。
3.流量：蒸发器的进料流量和蒸汽流量需要合理控制，以确保蒸发过程的稳定性和效率。
4.浓度：蒸发过程中溶质的浓度变化对产物的质量和分离效果有重要影响，需要进行精确控制。
五、蒸发操作要点在进行蒸发操作时，需要注意以下几个要点：1.选用合适的蒸发器：根据被蒸发物的特性选择合适的蒸发器，如单效蒸发器、多效蒸发器或MVR蒸发器等。
2.控制进料浓度：进料浓度的控制可以影响蒸发效果和产物质量，需要根据具体情况进行调整。
3.控制供热温度：供热温度对蒸发速率和产物质量有重要影响，需要根据被蒸发物的特性选择合适的供热温度。
4.控制蒸汽压力：蒸汽压力的控制可以影响蒸发速率和蒸发温度，需要根据具体情况进行调整。
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。
化工原理-蒸发
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
化工原理蒸发
不同类型的蒸发器，各有特点，对溶液的适应性 也不相同，见P302表5-1。
2024/10/10
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5.2 单效蒸发
5.2.1 溶液的沸点和温度差损失 1.溶液的沸点
含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下纯 水的低，即在相同的压强下，溶液的沸点高于纯 水的沸点，所以当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的 传热温度差要小于蒸发水的温度差，两者之差称 为温度差损失，而且溶液浓度越高，温度差损失 越大
tW
tW′
纯水沸点，℃
线即可求得该溶液在其它压
强下的沸点。
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求解方法有两种：
总的温度差损失为三项之和，即Δ=Δ’ +Δ’’
+20Δ24’/10/’10 ’
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1).因溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失Δ′
设tA为仅考虑因溶质存在时引起蒸汽压下降时溶液 的沸点，则Δ′=tA-T′。Δ值的大小与溶液的种类、 浓度以及操作压强有关，通常采用两种方法计算：
(1).经验估算法(吉辛科法) 对常压下由于蒸汽压下降而引起的沸点升高Δa′进 行修正用于操作压强下的温度差损失。
冷凝水
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完成液
水
5
蒸发操作时，溶液由分离室底 部加入，沿中央循环管流向加
1.加热室 2.加热管 3.中央循环管 4.分离室 5.除沫器
不凝性气体
热室，在加热室垂直管束内通 过时与饱和蒸汽间接换热，被 加热至沸腾状态，汽液混合物
6.冷凝器 二次蒸汽
冷却水
沿加热管上升，达到分离室时
蒸汽与溶液分离。为与加热蒸 汽相区别，产生的蒸汽称为二 料液
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溶液沸点的改变(升高)：含有不挥发溶质的溶液， 其蒸汽压较同温度下纯水的低，即在相同的压强 下，溶液的沸点高于纯水的沸点，所以当加热蒸 汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水 的温度差，两者之差称为温度差损失，而且溶液 浓度越高，温度差损失越大
《化工原理》第六章 蒸发
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。
化工原理蒸发2解析
化工原理习题（下）1.单位加热蒸汽消耗量是指（蒸发1Kg水分消耗的加热蒸量），单位为（Kg/Kg）2．按溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为（循环型）和（非循环型）两大类。
3. 生蒸汽是指（用来加热水溶液的新鲜蒸气又称为生蒸汽，以区别于二次蒸汽）4. 单效蒸发是指（将第二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作。
）5. 按操作压力来分，可分为（加压、常压及减压）蒸发。
工业上的蒸发操作经常在减压下进行，称为（真空蒸发）6.溶液因蒸汽压下降而引起的沸点升高与温度差损失的数值（相等）7.按加料方式不同，常见的多效蒸发操作流程有：（并流加料法）、（逆流加料法）和（平流加料法）三种。
8. 对于蒸发同样任务来说，单效蒸发的经济效益（不如）多效的，单效蒸发的生产能力和多效的（相同），而单效的生产强度为多效的（n倍）。
9. 控制蒸发操作的总传热系数K o的主要因素是（溶液沸腾侧污垢热阻和沸腾传热系数）在蒸发器的设计和操作中，必须考虑蒸汽中（不凝气的及时排除），否则蒸气冷凝传热系数会（大幅度下降）。
10．多效蒸发系统的效数是有一定限制的，超过限制会出现（总温度差损失等于或大于蒸发器两端点温度差），用式子表达为∑△≥（T-Tk），此时蒸发操作（无法进行）。
11. 在同条件下蒸发同样任务的溶液时，多效蒸发的总温度差损失（大于）单效的，且效数越多，温度差损失（也越大）。
12. 试题：在蒸发操作中，溶液的沸点升高△/，（ D ）（A）与溶液类别有关，与浓度无关；（B）与浓度有关，与溶液类别、压强无关；（C）与压强有关，与溶液类别、浓度无关；（D）与溶液类别、浓度及压强都有关。
13. 一般来说，减少蒸发器传热表面积的主要途径是（C ）（A）增大传热速率；（B）减小有效温度差；（C）增大总传热系数；（D）减小总传热系数。
14. 二次蒸汽又称为生蒸汽，以区别于新鲜的加热蒸汽。
（×）15. 蒸发器有用直接热源和间接热源加热的，而工业上经常采用的是间接蒸汽加热的蒸发器。
第7章 化工原理蒸发
（2）纯净溶剂的制取 如海水淡化等。
（3）同时制备浓溶液和回收溶剂 如中药生产 中酒精浸出液的蒸发。
二．蒸发的概念
图7-1 液体蒸发的简化流程
三．蒸发过程分类
操作压力
加压蒸发 常压蒸发 真空（减压）蒸发
D r o F c 0 (t t0 ) W r Q 损
蒸发器的热负荷为
Q Dro
7.3.3蒸发速率与传热温度差
蒸发速率： 通常用单位时间的蒸发量W表示。
蒸发过程的速率是由传热速率决定的。
Q D roK A (Tt)
溶液的沸点： 溶液的沸点不仅取决于蒸发器的操作压强，而且还与溶
质存在使溶液的沸点升高和蒸发器内液体的静压强有关。
第7章 蒸发
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 蒸发设备
多效蒸发
7.1 概述 一．蒸发的目的
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称为蒸发。
蒸发操作的基本要点
蒸发操作的基本要点是向蒸发器连续提供 足够的热量并及时移除汽化的溶剂。
蒸发操作的目的
度差之和远小于总温度差，故多效蒸发的生产强度远小于单效
蒸发。故多效蒸发是以牺牲生产强度来提高加热蒸汽的经济性
的。
对真空蒸发，提高冷凝器的真空度虽然增加了传热推动力， 提高了生产强度，但功耗增大。
冷凝器内的压强（或蒸发室空 间的压强）主要取决于什么？
蒸发室空间的压强约等于二次蒸汽冷凝器内的压强。而冷凝器内的压强， 不是仅取决于真空泵所能抽到的真空程度，因为真空泵及时抽出的主要是不 凝性气体。二次蒸汽在冷凝器内要及时的冷凝下来，因此，二次蒸汽冷凝器 内的压强（或蒸发室空间的压强）主要取决于冷凝器所使用的冷却水（直接 冷却）温度下的饱和蒸汽压。冷却水温度愈低，蒸发室所能达到的压强愈低。
化工原理-蒸发
化工原理-蒸发1. 引言蒸发是化工过程中常用的一种分离技术，通过加热液体使其转化为气体，并经过冷凝得到回收物质的方法。
蒸发广泛应用于多个行业，如化工、食品、制药等。
本文将介绍蒸发的原理、工艺和应用，并探讨蒸发过程中的关键参数和影响因素。
2. 蒸发原理蒸发是一种物质从液体相向气体相的转变过程。
在蒸发过程中，液体分子通过克服表面张力从液体表面逸出，形成气体。
蒸发过程中液体的分子能量分布是一个连续的谱，具有不同的速度。
在蒸发的过程中，能量较高的分子会从液体表面逸出，使得液体内部分子的平均能量降低，从而使液体温度降低。
在蒸发过程中，温度的提高会加速分子能量的增加，从而使得蒸发速度增加。
同时，蒸发速率还受到液体表面积、液体性质等因素的影响。
3. 蒸发工艺蒸发工艺通常包括以下几个步骤：3.1 加热蒸发过程中，需要加热液体以增加其能量，使液体分子获得足够的能量逸出液体表面。
加热可以通过蒸汽、电加热或火焰等方式实现。
3.2 汽化在液体加热过程中，当液体获得足够的能量后，液体分子会逸出液体表面形成气体。
这个过程称为汽化。
3.3 冷凝蒸发产生的气体经过冷凝，使其重新变为液体。
冷凝可以通过冷却器或传热器实现，将气体中的热量传递给冷却介质，使气体冷凝成液体。
3.4 回收通过冷凝得到的液体可以进行回收利用，以达到分离和纯化的目的。
回收液体通常需要进一步处理，去除杂质和溶剂等。
4. 蒸发过程的关键参数蒸发过程中的关键参数包括：4.1 温度温度是控制蒸发速率的关键参数。
提高温度可加快分子能量增加的速度，从而增加蒸发速率。
4.2 压力蒸发过程中的压力与温度有关，通常通过控制压力来控制蒸发速率。
较低的压力可以降低液体的沸点，从而增加蒸发速率。
4.3 液体性质液体的性质对蒸发速率也有影响。
液体的表面张力、粘度和热导率等参数会影响蒸发速率的大小。
4.4 流动状态蒸发过程中的流动状态也会影响蒸发速率。
流动状态可以增加液体表面积，促进分子从液体表面逸出，从而增加蒸发速率。
化工原理蒸发
化工原理蒸发蒸发是一种重要的物理现象，广泛应用于化工工业生产中。
蒸发是指液体变成气体的过程，液体分子由表面获得足够的热能后，克服液面压强将分子破坏，从而转变成气体的过程。
蒸发是温度和气体分子速度的函数。
在蒸发过程中，液体的温度越高，液体分子的平均动能越大，分子脱离液体的能力越强，蒸发速度就越快。
液体内能较大，液面上的分子能获得较高的平均动能，液体温度越高，蒸发速度越快。
此外，还受到压强、表面积、液体种类、分子大小等因素的影响。
蒸发对热量的需求主要来自于表面液体分子获得热能增加其动能。
当液体的温度高于溶质的沸点时，液体分子能直接转变为气体，此时称为沸腾。
蒸发速度取决于温度、流动情况和液面积等因素。
在化工生产中，蒸发是一种常见的分离和浓缩技术。
化工产品中，有时需要分离不同种类或相同种类的物质，蒸发技术能有效地实现这一目的。
蒸发浓缩是指通过蒸发液体中的溶质，将液体中的溶质浓缩成为溶质较大的产物。
蒸发浓缩技术不仅可以在化工行业中应用，还广泛运用在石油、食品、制药等行业。
在蒸发浓缩过程中，需要注意以下几点。
首先，要选择合适的蒸发器。
蒸发器的选择应根据物料的性质、流量、浓度等因素进行匹配。
其次，在蒸发过程中，要控制液位。
高液位会导致较长的停留时间，影响生产效率；低液位则会导致蒸发器热量过大，造成过热，甚至倒灌现象。
再次，要选择合适的蒸汽压力。
提高蒸汽压力可以增加蒸发速度，但同时也增加了能源的消耗。
因此，需要在经济性和工艺要求之间进行权衡。
此外，还有蒸汽流量、冷却水温度等因素需要控制。
蒸发是一种重要的化工原理，广泛应用于化工工业生产中的分离和浓缩技术。
通过合理选择蒸发器、控制液位和蒸汽压力等因素，可以提高蒸发效率，实现生产的经济性和工艺要求。
蒸发技术的应用不仅可以提高产品的质量和纯度，还可以减少无用的废料产生，具有重要的环保意义。
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化工原理习题（下）1.单位加热蒸汽消耗量是指（蒸发1Kg水分消耗的加热蒸量），单位为（Kg/Kg）2．按溶液在加热室中运动的情况，可将蒸发器分为（循环型）和（非循环型）两大类。
3. 生蒸汽是指（用来加热水溶液的新鲜蒸气又称为生蒸汽，以区别于二次蒸汽）4. 单效蒸发是指（将第二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作。
）5. 按操作压力来分，可分为（加压、常压及减压）蒸发。
工业上的蒸发操作经常在减压下进行，称为（真空蒸发）6.溶液因蒸汽压下降而引起的沸点升高与温度差损失的数值（相等）7.按加料方式不同，常见的多效蒸发操作流程有：（并流加料法）、（逆流加料法）和（平流加料法）三种。
8. 对于蒸发同样任务来说，单效蒸发的经济效益（不如）多效的，单效蒸发的生产能力和多效的（相同），而单效的生产强度为多效的（n倍）。
9. 控制蒸发操作的总传热系数K o的主要因素是（溶液沸腾侧污垢热阻和沸腾传热系数）在蒸发器的设计和操作中，必须考虑蒸汽中（不凝气的及时排除），否则蒸气冷凝传热系数会（大幅度下降）。
10．多效蒸发系统的效数是有一定限制的，超过限制会出现（总温度差损失等于或大于蒸发器两端点温度差），用式子表达为∑△≥（T-Tk），此时蒸发操作（无法进行）。
11. 在同条件下蒸发同样任务的溶液时，多效蒸发的总温度差损失（大于）单效的，且效数越多，温度差损失（也越大）。
12. 试题：在蒸发操作中，溶液的沸点升高△/，（ D ）（A）与溶液类别有关，与浓度无关；（B）与浓度有关，与溶液类别、压强无关；（C）与压强有关，与溶液类别、浓度无关；（D）与溶液类别、浓度及压强都有关。
13. 一般来说，减少蒸发器传热表面积的主要途径是（C ）（A）增大传热速率；（B）减小有效温度差；（C）增大总传热系数；（D）减小总传热系数。
14. 二次蒸汽又称为生蒸汽，以区别于新鲜的加热蒸汽。
（×）15. 蒸发器有用直接热源和间接热源加热的，而工业上经常采用的是间接蒸汽加热的蒸发器。
（√）16. 在膜式蒸发器的加热管内，液体沿管壁呈膜状流动，管内没有液层，故因液柱静压强而引起的温度差损失可忽略。
（√）17. 若单效蒸发器的传热表面积与多效中单台的传热表面积相等，对蒸发同样多的水分，则多效的生产强度为单效的n倍。
（×）18. 何谓多效蒸发？答：将二次蒸汽引到另一台蒸发器作为加热蒸汽，以利用其冷凝热，这种串联的蒸发操作称为多效蒸发。
19. 简述蒸发操作有何自身特点？答：有以下自身特点：（1）其传热性质属于壁面两侧均有相变化的恒温传热；（2分）（2）物料（溶液）的工艺特性各种各样，从而对蒸发器提出了特殊要求；（2分）（3）二次蒸汽中挟带着大量的液沫，故在蒸发器的加热室上方设置了空间较大的分离室，使液沫沉降下来。
有时还在分离室顶部设置除沫器，进一步除沫。
20. 蒸发操作中使用真空泵的目的是什么？常用的真空泵有哪些？答：目的是不断地抽出由溶液带入的不凝性气体，以维持蒸发操作所需要的真空度。
（3分）常用的有：喷射泵、往复式真空泵及水环式真空泵。
21. 简述在选蒸发器类型时，应考虑哪些因素？答：应首先考虑所选蒸发器能保证产品质量和生产能力；（2分）然后再考虑以下几点：（1）结构简单（2）传热效果好（3）便于制造与维修（4）价格低（5）对所蒸发的溶液有良好的适应性（3分）（共5分）22. 简述蒸发操作中引起温度差损失的原因？答：原因有：（1）因溶液蒸气压下降而引起（1分）（2）因加热管内液柱静压强而引起（1分）（3）由于管路阻力而引起（1分）23. 在单效蒸发操作中，加热蒸汽放出的热量一般消耗于哪些方面？答：一般消耗于三个方面：（1）将W Kg/h水分蒸发成二次蒸汽；（1分）（2）将F Kg/h原料液从温度t o加热到蒸发操作的沸点t1；（2分）（3）损失于周围环境中。
（1分）24. 什么叫蒸发器的生产能力？什么叫蒸发器的生产强度？它的表达式和单位是什么？答：单位时间内从溶液中蒸发的水分（即蒸发量W）称为蒸发器的生产能力。
（2分）单位传热表面积上单位时间内从溶液中蒸出的水分量称为蒸发器的生产强度。
以U表示。
（2分）其表达式为：U=WS，单位为Kg/(m2.h)（1分）25. 简述蒸发操作节能的主要措施。
答：主要措施有以下几点：（1）由单效蒸发改为多效蒸发可节省生蒸汽。
（1分）（2）对蒸发器进行良好的保温，以减少热损失。
（1分）（3）利用冷凝水来预热料液；作为蒸发热源及其他工艺用水。
（1分）（4）提高蒸发装置末效产生的二次蒸汽压强以作为蒸发热源。
（热泵蒸发），但它不适用于溶液沸点上升过大的操作。
（2分）26. 试题：在中央循环管式蒸发器中，将10%NaOH水溶液浓缩至25%。
加热蒸汽饱和温度为105℃，冷凝器内绝对压强不允许超过15KPa，已知加热管内液层高度为1.6m，25%NaOH水溶液的密度为1230Kg/m3，常压下因溶液蒸汽压下降而引起的沸点升高△/a为13℃。
求：（1）因溶液蒸汽压下降而引起的温度差损失△/；（2）因液柱静压强而引起的温度差损失△//；（3）总温度差损失∑△；（4）有效温度差△t ； （5）溶液的沸点t 1 。
解：计算温度差损失时应按25%的组成计（本题中）（1）求∆'① 取冷凝器绝压P K 为15KPa ，可查出15 KPa 下水蒸汽的饱和温度T K 为53.5℃ 取因流动阻力而引起的温度差损失∆'''为1℃，故二次蒸汽温度T /=54.5℃。
（2分）② 可查出二次蒸汽其他参数为：T /=54.5℃，p /=15.4KPa,汽化热r /=2367.6KJ/Kg 。
（1分）③ 求△/校正系数f=20.0162(T '273)r'+=20.0162(54.5273)2367.6+=0.734。
（1分） ∆'=f ∆'a=0.73413⨯=9.54℃。
（1分） （2）求∆''液柱中部压强p m =p ' +2gl ρ=15.4+12309.811.621000⨯⨯⨯=25.5KPa （1分） 查出此压强下对应的水蒸汽饱和温度tp m =63.33℃。
故∆''=tp m -T ' =63.33-54.5=8.83℃。
（1分）（3）∑△=∆'∆'''+∆''+=9.54+8.83+1=19.37℃。
(1分)（4）△t=T-Tk-∑△=105-53.5-19.37=32.13℃。
（1分）（5）t 1∆'''+∆''+'=T =54.5+9.54+8.83=72.87℃。
（1分）27. 传热面积为S 0=52m 2的蒸发器，在常压下每小时蒸发2500Kg 的7%的某种水溶液。
原料液的温度为95℃，在蒸发器中溶液的沸点为103℃。
完成液的浓度为45%，加热蒸汽的温度为132.9℃。
蒸发器的热损失为110KW ，假设溶液的浓缩热可略。
计算该蒸发器基于外表面积的总传热系数K 0。
已查出在常压下水蒸汽的汽化潜热为2258KJ/Kg 。
解： （1）先求蒸发量W ：01x 0.07W F(1)2500(1)2111Kg /h x 0.45=-=-=（2分） （2）求Cp 0因x 0<0.2，故p0pw 0C C (1x ) 4.187(1-0.07)==-=⨯ 3.894KJ/（Kg•℃） （2分）（3）求K 0：Q=K 0S 0（T-t 1）=FC p0(t 1-t 0)+Wr /+Q L =Dr (2分)其中：F=2500Kg/h ，C p0=3.894KJ/（Kg•℃），t 1=103℃,t 0=95℃,W=2111Kg/h, r /=2258KJ/Kg ，Q L =110KW ，S 0=52m 2，（1分）T=132.9℃，代入式中可得：333025002111K 52(132.9103) 3.89410(10395)2258101101036003600⨯⨯-=⨯⨯⨯-+⨯⨯+⨯解出： K 0=936W/（m 2•℃） （2分）28. 在单效蒸发器中，蒸发CaCl 2水溶液，蒸发室操作压强为101.33KPa 。
加热室内溶液的高度为1m ，溶液的浓度为42%，密度为1340Kg/m 3。
求溶液的沸点t 1和总温度差损失△。
解： （1）有教材上册附录二十一查出101.33kp a 下，42%CaCl 2水溶液，因溶液蒸气压下降而引起的温度差损失∆'=20℃。
（1分）（2）因液柱静压强而引起的温度差损失∆''。
P m =P /+gl2ρ=101330+13409.8111079032⨯⨯=Pa=107.9KPa 。
（1分） 由附录查出在107.9KPa 下水的沸点为102℃故∆''=102-100=2℃。
（1分）（3）求△及t 1∆''+∆'=∆=20+2=22℃ (1分)t 1=△+T k =22+100=122℃ (1分)29. 在传热外表面积为50m 2的中央循环管式蒸发器内，将某种水溶液从10%浓缩到25%，进料温度为50℃。
已知常压下25%浓度的溶液因蒸汽压下降而引起的沸点升高为3.2℃，因液体静压强而引起的沸点升高为4.1℃，基于传热外表面积的总传热系数为1300W/（m 2. ℃）。
加热蒸汽的绝压为120KPa ，冷凝器的温度为59℃，浓缩热可略。
求：（1）该蒸发器每小时能至少处理多少公斤原料液F ？（2）加热蒸汽消耗量D / （3）单位蒸汽消耗量e解： 取因流动阻力而引起的温度差∆'''为1℃，故二次蒸汽温度为60℃，查出其汽化热为2355.1KJ/Kg 。
据加热蒸汽绝压为120KPa ，查出其温度为104.5℃，气化热为2246.8KJ/Kg 。
（2分）（1）求原料液处理量F 。
①由题给条件并暂且忽略热损失可得：Q=Wr /+FC po (t 1-t o ) （A ）W=F(1-o 1X X ) (B) (2分) 联立以上两式，即可求出F ，其两式中各量为：②溶液沸点t 1。
t 1=∆''+∆'+'T ,已知∆''=4.1℃题给的△/a 应校正到操作压强下。
f=()220.0162T'2730.0162(60273)0.763r '2355.1++== （1分） △/=f △/a=0.763×3.2=2.44℃ （1分）故t 1=60+2.44+4.1=66.54℃ （1分）③求传热速率φφ=KoSo(T-t 1)=61300360050(104.566.54)8.883101000⨯⨯-=⨯KJ/h (2分) ④原料液比热容Cpo 取水的比热容Cpw=4.187KJ/(Kg. ℃)因Xo<0.2 故Cpo=Cpw （1-Xo ）=4.187（1-0.1）=3.768KJ/（Kg. ℃） (2分)⑤求F将各有关量代入式（A ）和（B ）可得：Q=2355.1W+3.768F （66.54-50）=8.883×106 （C ）W=F （1-0.10.25）=0.6F （D ） 将（D ）式代入（C ）式可得:2355.1×0.6F+3.768F×16.54=8.883×106可解出F=6.02×103Kg/h （2分）（2）加热蒸气消耗量D /①D=63Q 8.88310 3.9510r 2246.8⨯==⨯Kg/h (1分) ②取热损失系数为0.97，加热蒸气的实际消耗量为：D /=33D 3.9510 4.072100.970.97⨯==⨯Kg/h (1分) （3）单位蒸汽消耗量ee=33D' 4.072101.13W 0.6 6.0210⨯==⨯⨯ 30. 在传热外表面积为10m 2的蒸发器内将某水溶液由15%浓缩到40%，沸点进料，要求每小时蒸得375Kg 浓缩液，加热蒸气压强为200KPa ，蒸发室操作压强为20KPa ，此操作条件的总温度差损失为8℃，浓缩热可忽略。