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中南民族大学
化工专业课程设计
学院：化学与材料科学学院
专业：化学工程与工艺年级：2011级
题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计
学生姓名：888学号：888888
指导教师姓名：888职称: 教授
2014年12月 29日
化工专业课程设计任务书
设计题目：KNO3水溶液三效蒸发工艺设计
设计条件：
1.年处理能力为7.92×104t/aKNO3水溶液；
此类蒸发器主要有:
a.升膜式蒸发器
b.降膜式蒸发器
c.刮板式蒸发器
2.1
本次设计要求采用中央循环管式蒸发器，在工业上被称为标准蒸发器（如图4所示）。其特点是结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有"标准蒸发器"之称。它的加热室由垂直的加热管束组成，在管束中央有一根直径很大的管子，称为中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%～100%；加热管的高度一般为1～2m；加热管径多为25～75mm之间。但实际上，由于结构上的限制，其循环速度一般在0.4～0.5m/s以下；蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。
6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。各效传热面积相等，并忽略浓缩热和热损失，不计静压效应和流体阻力对沸点的影响；
7.每年按300天计，每天24小时运行；
设计任务：
1.设计方案简介：对确定的工艺流程进行简要论述。
2.蒸发器和换热器的工艺计算：确定蒸发器、换热器的传热面积。
3.蒸发器的主要结构尺寸设计。
蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。
1.2
按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。
按操作压力，蒸发可以分为常压蒸发、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点：
（1）在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积；
由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类：
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度。操作稳定。此类蒸发器主要有：
a.中央循环管式蒸发器
b.悬筐式蒸发器
c.外热式蒸发器
d.列文式蒸发器
e.强制循环蒸发器
其中，前四种为自然循环蒸发器。
（2）单程型蒸发器
特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。
优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的 蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。
在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。
1.3
从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点:
多效蒸发按加料方式又可分为以下四种：
溶液与蒸汽成并流的方法，简称并流法；
溶液与蒸汽成逆流的方法，简称为逆流法；
溶液与蒸汽在有些效间成并流而在有些效间则成逆流，简称错流法；
每一效都加入原料液的方法，简称平流法。
以三效为例加以说明，当效数有所增减时，其原则不变。
（1）并流法
图1三效蒸发并流加料流程
并流法是工业中最常用的为并流加料法，如图1所示，溶液流向与蒸汽相同，即第一效顺序流至末效。因为后一效蒸发室的压力较前一效为低，故各效之间可无须用泵输送溶液，此为并流法的优点之一。其另一优点为前一效的溶液沸点较后一效的为高，因此当溶液自前一效至后一效内，即成过热状态而立即自行蒸发（常称为自蒸发或闪蒸），可以发生更多的二次蒸汽，使能在次一效蒸发更多的溶液。其缺点则为最后一效的溶液的浓度较前一效的大，而温度又较低，粘度增加显著，因而传热系数就小很多。这种情况在最末一、二效尤为严重，使整个蒸发系统的生产能力降低。因此，如果遇到溶液的粘度随浓度的增大而很快增加的情况，不宜采用并流法。
(3)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸气。如何充分利用热量，提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
1.4蒸发设备
蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分汽化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。
蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：
（3）平流法
此法是按各效分别进料并分别出料的方式进行的，如图3所示。此法适用于在蒸发过程中同时有结晶体析出的场合。例如食盐溶液，当蒸发至27%左右的浓度即达饱和，若继续蒸发，就有结晶析出；此结晶不便在效与效之间输送，故可采用此种流程将含结晶的浓溶液自各效分别取出。
（4）错流法
此法的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。例如在三效蒸发设备中，溶液的流向可为3 1 2或2 3 1。此法的目的是利用以上并流法和逆流法的优点，克服或减轻二者的缺点，但其操作比较复杂。
4.主要辅助设备选型，包括气液分离器及换热器等。
5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。
姓名：
班级：化学工程与工艺专业
学号：
指导教师签字：
1
1.1
在化工、轻工、医药、食品等工业中，常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩，以便得到浓溶液（固体产品）或制取溶剂，例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。工业上常用的浓缩方法是蒸发，蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。
（2）可以利用低压蒸气作为加热剂；
（3）有利于对热敏性物料的蒸发；
（4）操作温度低，热损失较小。
按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，倘若将加热蒸汽通入一蒸发器，则液体受热而沸腾，所产生的二次蒸汽，其压力与温度比较原加热蒸汽（生蒸汽）为低。但此二次蒸汽仍可设法加以利用。最普遍的利用方法是将其当作加热蒸汽，引入另一个蒸发器，只要后者的蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中为低，则引入的二次蒸汽仍能起到加热作用。此时第二个蒸发器的加热室便是第一个蒸发器的冷凝器，这就是多效蒸发的原理。将多个蒸发器这样连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发器。每一蒸发器称为一效，通入生蒸汽的，称为第一效，利用第一效的二次蒸汽为加热蒸汽的称为第二效，以此类推。由于各效（最后一效除外）的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，节省了生蒸汽用量，所以，在蒸发大量水分时，广泛采用多效蒸发，常用的多效蒸发有双效、三效或四效，有的多达六效。
3
3
图6并流加料三效蒸发的物料衡算及热量衡算图
3.1.1
年处理量：：（7.92×104+30X）吨，且每年按照300天计算，每天24小时。
总蒸发量：
因并流加料，蒸发中无额外蒸气引出，可设
3.1.2
设各效间压力降相等，则总压力差为
各效间的平均压力差为
由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力，即：
由各效的二次蒸气压力，从手册中可查得相应的二次蒸气的温度和气化潜热列于下表中。
2.2
图5蒸发工艺流程简图
如图5所示，20℃的原料液三台列管式换热器换热后达到泡点进入第Ⅰ效蒸发器，在生蒸汽的给热下蒸发大量水蒸气形成二次蒸汽，同时生蒸汽损失热量发生相变冷凝成水，但此时其温度仍很高，是品味很高的热源，可做为第Ⅲ换热器的热流体，由并流加料法的特点知第Ⅱ效蒸发器压力较第Ⅰ效为低，故第Ⅰ效中产生的大量二次蒸汽作为第Ⅱ效的加热蒸汽进入第Ⅱ效，经加热料液冷凝成冷凝水，但较第Ⅰ效的冷凝水温度为低，作为第Ⅱ换热器的热源对原料液进行预热。第Ⅱ效料液的沸点较第Ⅰ效为低，故第Ⅰ效的完成液一进入第Ⅱ效便成过热状态而立即蒸发出大量二次蒸汽，同理，该二次蒸气作为加热蒸汽进入第Ⅲ效蒸发器，其冷凝水温度进一步降低，只能作为第Ⅰ换热器的热源，对常温下的原料液进行初步的预热。第Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽经冷却器冷却，冷凝成水后回收利用。从第三效蒸发器出来的料液已达到所需浓度要求，可输送到储槽储存利用。为实现能量利用的最大化，选择泡点进料，但经换热器Ⅰ～Ⅲ预热后的原料液无法达到泡点，故用高温的过热蒸汽在换热器Ⅳ中对原料液进行进一步加热使其达到泡点。
—常压下(101.3kPa)由于溶质引起的沸点升高，即溶液的沸点-水的沸点常压下水的沸点为100℃。
（2）由《化工原理》上册第280页无机物水溶液在常压下的沸点表查得常压下不同质量分数的KNO 沸点：
表2KNO3水溶液在常压下的沸点
质量分数kg/l
10.7%
17%
48%
沸点℃/ t
100.8
101.4
表1 二次蒸气的温度和气化潜热
效数Leabharlann Baidu
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
二次蒸气压力
273.33
146.66
20
二次蒸气温度
(即下一效加热蒸汽的温度）
130.2
110.5
60.1
二次蒸气的气化潜热
（即下一效加热蒸汽的气化潜热）
2177.3
2231.0
2354.9
(1)各效由于溶液沸点而引起的温度差损失
蒸发操作常常在加压或减压下进行，从手册中很难直接查到非常压下的溶液沸点。所以用以下方法估算。
2.设备型式中央循环管式蒸发器；
3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%，完成液浓度为48%，原料液温度为20℃，比热容为3.5kJ/(kg.℃)；
4.加热蒸汽压力为400kPa（绝压），冷凝器压力为20kPa(绝压)；
5.各效加热蒸汽的总传热系数：K1=2000W/（m2•℃）；K2=1000W/（m2•℃）；K3=500W/（m2•℃）；
在蒸发操作中，为保证传热的正常进行，根据经验，每效分配到的温差不能小于5～7℃。通常，对于沸点升高较大的电解质溶液，应采取2～3效。由于本次设计任务是处理KNO3溶液。这种溶液是一种沸点升高较大的电解质，故选用三效蒸发器。另外，由于KNO3溶液是一种粘度不大的料液，故多效蒸发流程采用并流操作。
多效蒸发器工艺设计的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气(生蒸气)的消耗量，各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积等。多效蒸发器的计算一般采用迭代计算法。图4中央循环管式蒸发器
（2）逆流法
图2三效蒸发逆流加料流程
如图2所示，原料液由末效流入，而由泵打入前一效。逆流法的优点在于溶液的浓度愈大时蒸发的温度亦愈高，使各效溶液均不致出现粘度太大的情况，因而传热系数也就不致过小。其缺点是，除进入末效的溶液外，效与效之间皆需用泵输送溶液，且各效进料温度（末效除外）都较沸点为低，故与并流法比较，所产生的二次蒸汽量减少。
化工生产中蒸发主要用于以下几种目的：
（1）获得浓缩的溶液产品；
（2）将溶液蒸发增浓后，冷却结晶，用以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等产品；
（3）脱除杂质，获得纯净的溶剂或半成品，如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。
蒸发器内要有足够的加热面积，使溶液受热沸腾。溶液在蒸发器内因各处密度的差异而形成某种循环流动，被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。蒸发器内部有足够的分离空间，以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴，或装有适当形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽可回收热量加以利用，或经过冷凝器冷凝
105.3
经查表知400 kPa下饱和蒸汽温度为143.4℃，气化潜热为2138.5
(1)沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
(2)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发工艺设计时必须要考虑的问题。
化工专业课程设计
学院：化学与材料科学学院
专业：化学工程与工艺年级：2011级
题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计
学生姓名：888学号：888888
指导教师姓名：888职称: 教授
2014年12月 29日
化工专业课程设计任务书
设计题目：KNO3水溶液三效蒸发工艺设计
设计条件：
1.年处理能力为7.92×104t/aKNO3水溶液；
此类蒸发器主要有:
a.升膜式蒸发器
b.降膜式蒸发器
c.刮板式蒸发器
2.1
本次设计要求采用中央循环管式蒸发器，在工业上被称为标准蒸发器（如图4所示）。其特点是结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有"标准蒸发器"之称。它的加热室由垂直的加热管束组成，在管束中央有一根直径很大的管子，称为中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%～100%；加热管的高度一般为1～2m；加热管径多为25～75mm之间。但实际上，由于结构上的限制，其循环速度一般在0.4～0.5m/s以下；蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。
6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。各效传热面积相等，并忽略浓缩热和热损失，不计静压效应和流体阻力对沸点的影响；
7.每年按300天计，每天24小时运行；
设计任务：
1.设计方案简介：对确定的工艺流程进行简要论述。
2.蒸发器和换热器的工艺计算：确定蒸发器、换热器的传热面积。
3.蒸发器的主要结构尺寸设计。
蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。
1.2
按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。
按操作压力，蒸发可以分为常压蒸发、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点：
（1）在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积；
由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类：
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度。操作稳定。此类蒸发器主要有：
a.中央循环管式蒸发器
b.悬筐式蒸发器
c.外热式蒸发器
d.列文式蒸发器
e.强制循环蒸发器
其中，前四种为自然循环蒸发器。
（2）单程型蒸发器
特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。
优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的 蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。
在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。
1.3
从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点:
多效蒸发按加料方式又可分为以下四种：
溶液与蒸汽成并流的方法，简称并流法；
溶液与蒸汽成逆流的方法，简称为逆流法；
溶液与蒸汽在有些效间成并流而在有些效间则成逆流，简称错流法；
每一效都加入原料液的方法，简称平流法。
以三效为例加以说明，当效数有所增减时，其原则不变。
（1）并流法
图1三效蒸发并流加料流程
并流法是工业中最常用的为并流加料法，如图1所示，溶液流向与蒸汽相同，即第一效顺序流至末效。因为后一效蒸发室的压力较前一效为低，故各效之间可无须用泵输送溶液，此为并流法的优点之一。其另一优点为前一效的溶液沸点较后一效的为高，因此当溶液自前一效至后一效内，即成过热状态而立即自行蒸发（常称为自蒸发或闪蒸），可以发生更多的二次蒸汽，使能在次一效蒸发更多的溶液。其缺点则为最后一效的溶液的浓度较前一效的大，而温度又较低，粘度增加显著，因而传热系数就小很多。这种情况在最末一、二效尤为严重，使整个蒸发系统的生产能力降低。因此，如果遇到溶液的粘度随浓度的增大而很快增加的情况，不宜采用并流法。
(3)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸气。如何充分利用热量，提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
1.4蒸发设备
蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分汽化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。
蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：
（3）平流法
此法是按各效分别进料并分别出料的方式进行的，如图3所示。此法适用于在蒸发过程中同时有结晶体析出的场合。例如食盐溶液，当蒸发至27%左右的浓度即达饱和，若继续蒸发，就有结晶析出；此结晶不便在效与效之间输送，故可采用此种流程将含结晶的浓溶液自各效分别取出。
（4）错流法
此法的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。例如在三效蒸发设备中，溶液的流向可为3 1 2或2 3 1。此法的目的是利用以上并流法和逆流法的优点，克服或减轻二者的缺点，但其操作比较复杂。
4.主要辅助设备选型，包括气液分离器及换热器等。
5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。
姓名：
班级：化学工程与工艺专业
学号：
指导教师签字：
1
1.1
在化工、轻工、医药、食品等工业中，常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩，以便得到浓溶液（固体产品）或制取溶剂，例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。工业上常用的浓缩方法是蒸发，蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。
（2）可以利用低压蒸气作为加热剂；
（3）有利于对热敏性物料的蒸发；
（4）操作温度低，热损失较小。
按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，倘若将加热蒸汽通入一蒸发器，则液体受热而沸腾，所产生的二次蒸汽，其压力与温度比较原加热蒸汽（生蒸汽）为低。但此二次蒸汽仍可设法加以利用。最普遍的利用方法是将其当作加热蒸汽，引入另一个蒸发器，只要后者的蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中为低，则引入的二次蒸汽仍能起到加热作用。此时第二个蒸发器的加热室便是第一个蒸发器的冷凝器，这就是多效蒸发的原理。将多个蒸发器这样连接起来一同操作，即组成一个多效蒸发器。每一蒸发器称为一效，通入生蒸汽的，称为第一效，利用第一效的二次蒸汽为加热蒸汽的称为第二效，以此类推。由于各效（最后一效除外）的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，节省了生蒸汽用量，所以，在蒸发大量水分时，广泛采用多效蒸发，常用的多效蒸发有双效、三效或四效，有的多达六效。
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图6并流加料三效蒸发的物料衡算及热量衡算图
3.1.1
年处理量：：（7.92×104+30X）吨，且每年按照300天计算，每天24小时。
总蒸发量：
因并流加料，蒸发中无额外蒸气引出，可设
3.1.2
设各效间压力降相等，则总压力差为
各效间的平均压力差为
由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力，即：
由各效的二次蒸气压力，从手册中可查得相应的二次蒸气的温度和气化潜热列于下表中。
2.2
图5蒸发工艺流程简图
如图5所示，20℃的原料液三台列管式换热器换热后达到泡点进入第Ⅰ效蒸发器，在生蒸汽的给热下蒸发大量水蒸气形成二次蒸汽，同时生蒸汽损失热量发生相变冷凝成水，但此时其温度仍很高，是品味很高的热源，可做为第Ⅲ换热器的热流体，由并流加料法的特点知第Ⅱ效蒸发器压力较第Ⅰ效为低，故第Ⅰ效中产生的大量二次蒸汽作为第Ⅱ效的加热蒸汽进入第Ⅱ效，经加热料液冷凝成冷凝水，但较第Ⅰ效的冷凝水温度为低，作为第Ⅱ换热器的热源对原料液进行预热。第Ⅱ效料液的沸点较第Ⅰ效为低，故第Ⅰ效的完成液一进入第Ⅱ效便成过热状态而立即蒸发出大量二次蒸汽，同理，该二次蒸气作为加热蒸汽进入第Ⅲ效蒸发器，其冷凝水温度进一步降低，只能作为第Ⅰ换热器的热源，对常温下的原料液进行初步的预热。第Ⅲ效蒸发器的二次蒸汽经冷却器冷却，冷凝成水后回收利用。从第三效蒸发器出来的料液已达到所需浓度要求，可输送到储槽储存利用。为实现能量利用的最大化，选择泡点进料，但经换热器Ⅰ～Ⅲ预热后的原料液无法达到泡点，故用高温的过热蒸汽在换热器Ⅳ中对原料液进行进一步加热使其达到泡点。
—常压下(101.3kPa)由于溶质引起的沸点升高，即溶液的沸点-水的沸点常压下水的沸点为100℃。
（2）由《化工原理》上册第280页无机物水溶液在常压下的沸点表查得常压下不同质量分数的KNO 沸点：
表2KNO3水溶液在常压下的沸点
质量分数kg/l
10.7%
17%
48%
沸点℃/ t
100.8
101.4
表1 二次蒸气的温度和气化潜热
效数Leabharlann Baidu
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
二次蒸气压力
273.33
146.66
20
二次蒸气温度
(即下一效加热蒸汽的温度）
130.2
110.5
60.1
二次蒸气的气化潜热
（即下一效加热蒸汽的气化潜热）
2177.3
2231.0
2354.9
(1)各效由于溶液沸点而引起的温度差损失
蒸发操作常常在加压或减压下进行，从手册中很难直接查到非常压下的溶液沸点。所以用以下方法估算。
2.设备型式中央循环管式蒸发器；
3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%，完成液浓度为48%，原料液温度为20℃，比热容为3.5kJ/(kg.℃)；
4.加热蒸汽压力为400kPa（绝压），冷凝器压力为20kPa(绝压)；
5.各效加热蒸汽的总传热系数：K1=2000W/（m2•℃）；K2=1000W/（m2•℃）；K3=500W/（m2•℃）；
在蒸发操作中，为保证传热的正常进行，根据经验，每效分配到的温差不能小于5～7℃。通常，对于沸点升高较大的电解质溶液，应采取2～3效。由于本次设计任务是处理KNO3溶液。这种溶液是一种沸点升高较大的电解质，故选用三效蒸发器。另外，由于KNO3溶液是一种粘度不大的料液，故多效蒸发流程采用并流操作。
多效蒸发器工艺设计的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气(生蒸气)的消耗量，各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积等。多效蒸发器的计算一般采用迭代计算法。图4中央循环管式蒸发器
（2）逆流法
图2三效蒸发逆流加料流程
如图2所示，原料液由末效流入，而由泵打入前一效。逆流法的优点在于溶液的浓度愈大时蒸发的温度亦愈高，使各效溶液均不致出现粘度太大的情况，因而传热系数也就不致过小。其缺点是，除进入末效的溶液外，效与效之间皆需用泵输送溶液，且各效进料温度（末效除外）都较沸点为低，故与并流法比较，所产生的二次蒸汽量减少。
化工生产中蒸发主要用于以下几种目的：
（1）获得浓缩的溶液产品；
（2）将溶液蒸发增浓后，冷却结晶，用以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等产品；
（3）脱除杂质，获得纯净的溶剂或半成品，如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。
蒸发器内要有足够的加热面积，使溶液受热沸腾。溶液在蒸发器内因各处密度的差异而形成某种循环流动，被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。蒸发器内部有足够的分离空间，以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴，或装有适当形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽可回收热量加以利用，或经过冷凝器冷凝
105.3
经查表知400 kPa下饱和蒸汽温度为143.4℃，气化潜热为2138.5
(1)沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
(2)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发工艺设计时必须要考虑的问题。