溴化锂水溶液

四川理工学院毕业论文溴化锂-水溶液蒸发实验研究

学生：彭李

学号：

专业：化学工程与工艺

班级：2009

指导老师：

四川理工学院材料与化学工程学院

二〇一三年 6 月

摘要

对静止表面在低压条件下的蒸发过程进行的研究，建立了低压液体表面气液界面蒸发模型，结合静止表面蒸发实验（温度450C、680C、 800C三组、蒸发压力30~100kpa、质量分数5%、10%、15%），得到了本研究体系蒸发传热准数方程。研究发现，温度越高实验中的蒸汽越容易被损失，质量分数越大，蒸发速率越小。在本文蒸发模型的基础上实现了溶液表面蒸发过程的流程模拟，为其工业化设计提供了基础的参考依据。

关键词：表面；蒸发速率；传热系数；蒸发模型；流程模拟

Abstract

Surface under the condition of low pressure evaporation process of static research, gas-liquid interface of low pressure liquid surface evaporation model is established, combined with the static surface evaporation experiment (temperature of 45℃, 68℃, 80℃ three groups, 30 ~ 100 kPa evaporating pressure, mass fraction of 5%, 10%, 5%), and numeral evaporation heat transfer equations obtained in this study system. Experiment study found that the higher the temperature of the steam is easy to damage, the quality score, the greater the evaporation rate is smaller. Based on evaporation model in this paper implements the solution surface evaporation process simulation of the process, provides a basis for its industrial design reference.

Key words：Surface; Evaporation rate; Heat transfer coefficient; The evaporation model; Process simulation

1 文献综述

2 实验部分

2.1 实验原理

使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移除蒸汽，从而使溶液中溶质组成提高的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。但在一些特殊的情况下我们常常需要加大或者减小压力来完成我们所需要的蒸发。

蒸发是重要的化工单元操作之一，蒸发操作是用加热的方法，在沸腾状态下，使溶液中的水分或者其他具有挥发性的溶剂、部分汽化移出，其溶液中的溶质数量不变，从而使溶液被浓缩。因此，蒸发过程是一个热量传递的过程，气传递速率是蒸发过程的控制因素。蒸发设备属于热交换设备。

工业操作中蒸发设备的目的主要有三个：

①为了提高溶液中溶质的浓度。例如：电解烧碱液的浓缩，稀硫酸的浓缩，尿素溶液的浓缩等。

②为了浓缩溶液和回收溶剂。例如：有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药渗漉液的浓缩回收酒精等。

③通过蒸发制备纯净的溶剂。例如：海水淡化、丙烷脱沥青，双乙烯酮脱出高沸物等。

蒸发操作可以在加压、常压、真空下进行。为了保持产品生产过程的系统压力（例如丙烷脱沥青），则蒸发需在加压状态下操作。对于热敏性无料（例如抗生素溶液、果汁）为了保证产品质量，在较低温度下蒸发浓缩，则需要采用真空操作以降低溶液的沸点。如利用低压或负压的蒸汽以及热水加热时，采用真空操作也是有利的。因为在真空下加热介质与沸腾液体间的温度差，比常压下大，而且造成真空需增加设备和动力。因此，一般无特殊要求的溶液，则采用常压蒸发为宜。

液体的沸点是指它的蒸气压等于外界压力时的温度，因此液体的沸点是随着外界的压力的变化而变化的：从另一个角度来看，由于液体表面分子逸出所需的

能量随外界压力的降低而减少。因此，降低蒸发体系的压力，则液体的沸点下降，这种在减压下的蒸发操作称为减压蒸发或真空蒸发。一般当压力降到80kpa 时水的蒸气压就只有930C 。

蒸发过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热过程，溶剂汽化的速率由传热速率控制，蒸发故属于热量传递过程，但又有别于一般的传热过程。

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图2.1 实验原理图

1 - 加热装置；

2 - 盛液装置；

3 - 冷凝装置；

4 - 积液装置；

5 - 冷凝装置；

6 – 放空装置；

7 – 真空泵。

Fig2.1 Experimental schematic diagram

1 - Heating device ；

2 - Drip device ；

3 - Condensing unit ；

4 - Effusion device ；6 - Emptying device ；7 - Vacuum pump 。

本实验就是利用减压使溴化锂-水溶液的沸点降低的原理来进行溶液表面蒸发中热力学和动力学的研究。实验中均使溶液表面达到平静，并且所有实验中推动力均控制在50C 一下。

2.2 实验装置及流程

2.2.1 实验流程

本实验的流程图如下图2.2所示：