第7章 化工原理蒸发
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7蒸发化工原理
降膜式
1200～3500
5/12/2020
26
第7章 蒸发
7.2.4 蒸发器的辅助设备
1 除沫器（汽液分离器）
蒸发操作时产生的二次 蒸汽，在分离室与液体分离 后，仍夹带大量液滴，尤其 是处理易产生泡沫的液体， 夹带更为严重。为了防止产 品损失或冷却水被污染，常 在蒸发器内（或外）设除沫 器。
图中（a）～（d）直 接安装在蒸发器顶部，（e ）～（g）安装在蒸发器外 部。
溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时 间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器
有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在 加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、 强制循环蒸发器
5/12/2020
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第7章 蒸发
易发泡的溶液：泡沫的产生，不仅损失物料，而且污染蒸发器，应 选用溶液湍动程度剧烈的蒸发器，以抑制或破碎泡沫，如外热式、强 制循环式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大。
➢去除杂质。
溶剂S
溶剂S 溶质A（不挥发）
加热
被蒸发的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶液， 而工业上处理的溶液大多为水溶液，所以本章仅讨论水 溶液的蒸发。
5/12/2020
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7.1.2 蒸发流程
5/12/2020
第7章 蒸发
蒸发流程的两个必要的组成部分：
➢加热溶液使溶剂汽化—蒸发器 ➢不断除去气化的蒸发溶剂—冷凝器
适于处理易结垢，有晶体析出的溶液
5/12/2020
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第7章 蒸发
（3）外热式蒸发器 这种蒸发器将加热室与分
离室分开，采用较长的加热管。
优点： ✓ 降低了整个蒸发器的高度，
便于清洗和更换； ✓ 循环速度较高，使得对流传
第七章-蒸发PPT课件
气体，否则不凝性气体在加热室内不断积累，将使此项热阻明显增加；
② 管壁热阻δ/λ一般可以忽略；
③ 管内壁液体一侧的垢层热阻Ri 取决于溶液的性质及管内液体的运动状
况。降低垢层热阻的方法是定期清理加热管，加快流体的循环速度，或加 入微量阻垢剂以延缓形成垢层；在处理有结晶析出的物料时可加入少量晶 种，使结晶尽可能地在溶液的主体中，而不是在加热面上析出；
②特点：
➢设计和操作时有较大的传热温差，以 使二次蒸汽获得足够的速度拉升液膜。
➢较高的传热系数，一次通过加热管即达 预定的浓缩要求
13
7.2 蒸发设备
编辑版ppt
第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
图7-6
（二）降膜式蒸发器 图7-6所示
①原理：其结构原理与升膜式类似。区别在于： 料液在蒸发器顶部加入，经加热管顶部液体分布 器，使液体成膜向下流动。 ②特点： ➢蒸发温和，液体滞留量少，过程反应灵敏易于 控制，利于提高产品质量。
➢长加热管，管长与直径之比： l/d = 50～100 传热系数增大
第七章-蒸发
➢液体下降管（又称循环管）不再受热。 增大密度差，强化循环。
➢液体循环速度可达1.5 m/s。
图7-3
10
编辑版ppt
7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
（三）强制循环蒸发器 如图7-4所示 ①结构：1.加热室 2.循环泵 3.循环管 4.蒸发室 5.气液分离挡板
15所示：
图 7
∣
15 蒸发 过程 溶液 浓度 变化
➢在初始浓度ω0 不太高的情况下，随水分蒸发量（W/F）的增加，溶液浓 度 ω 起初变化不大。只是在蒸发后期W/F较大时才显著上升。
7蒸发化工原理
8
7.2.1 蒸发器
第7章 蒸发
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，分为两大类：循环型和 单程型(不循环)。
1 循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中循环流动，溶液在蒸发器内停留时间长，溶 液浓度接近于完成液浓度。
由于引起循环运动的原因不同，分为自然循环型和强制循环型两类。
自然循环型：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。 强制循环型：依靠外力迫使溶液沿一个方向作循环运动 。
二次蒸汽
热源
水蒸气
蒸发产生蒸汽 水蒸气
加热蒸汽
二次蒸 汽
3
第7章 蒸发
7.1.3 蒸发操作的特点
①溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度 下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸 点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温 度差的降低。
2019/7/16
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第7章 蒸发
3 其它蒸发器
（1）直接加热蒸发器（浸没燃烧式）
将一定比例的燃烧气与空气直接喷入 溶液中，燃烧气的温度可高达1200～ 1800℃，由于气、液间的温度差大，且气 体对溶液产生强烈的鼓泡作用，使水分迅 速蒸发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由 顶部排出。
优点：结构简单，不需要固定的传热面， 热利用率高
7
第7章 蒸发
7.2 蒸发设备
蒸发设备
蒸发器 辅助设备
加热室
分离室
除沫器（汽液分离器）
冷凝器
疏水器 真空装置
用来进行蒸发的设备主要是蒸发器和冷凝器
蒸发器的作用是加热溶液使水沸腾汽化，并移去， 由加热室和分离室两部分组成。
冷凝器与蒸发器的分离室相通，其作用是将产生的水蒸汽冷凝而除去。
化工原理 蒸发
（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，倘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。 （三） 真空装置 当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷凝器，均需在冷凝 器后安装真空装置。需要指出的是，蒸发器中的负压主要是由于二次 蒸汽冷凝所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、物料及冷 却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和温度下的水蒸汽等，冷凝器后
溶液由升膜管束底部进入，流向
顶部，然后从降膜管束流下，进 入分离室，得到完成液。
适于处理浓缩过程中粘度变化大 的溶液、厂房有限制的场合
预热室
4.刮板薄膜式蒸发器
它是在加热管内部安装一可旋转的搅拌刮板
，刮板端部与加热管内壁间隙固定在 0.75 ～ 1.5mm 之间，依靠刮板的作用使溶液成膜状分 布在加热管内壁面上。
2.悬筐式蒸发器
加热室像个筐，悬挂在蒸发器壳体的下
部，可由顶部取出。加热蒸汽由壳体上部 进入加热室，在管间放热加热管内溶液使 其上升，而沿悬筐外壁与蒸发器内壁间环 隙通道向下循环流动。 优点：
溶液循环速度高，改善了管内结 构情况 传热速率较高
缺点：
设备费高 占地面积大 加热管内溶液滞留量大
１.中央循环管式(标准式)蒸发器
加热蒸汽：加热室管束环隙内 溶液：加热室管束及中央循环管内，
料液 加热蒸汽
中央循环管
受热时，由于中央循环管单位体积 溶液受热面小，使得溶液形成由中 央循环管下降，而由其余加热管上 升的循环流动。
化工原理课件7.蒸发
生产强度 U W A
设Q损=0，料液预热至沸点加入，则t0=t=tb
Q Fc p (t t0 ) Wr
U
W A
Q Ar
1 r
Ktm
7. 蒸发
7.3.2 蒸发设备的生产强度
二、提高生产强度的措施 1、加大传热温差——真空蒸发
T 受锅炉额定压强限制
t T t0
将二次蒸汽引入冷器冷凝
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
7.1 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
t0 真空蒸发 一般须用真空泵不断将不凝
性气体抽除。
优点：(1)t0 U
(2)适用于热敏性物料
(3)可利用中、低温位的水蒸汽作热源
缺点： (1)t0 K (2)设备费 ， 动力费
7. 蒸发
7.3.2 蒸发设备的生产强度
2、提高蒸发器的传热系数K (1)合理设计蒸发器，使U循提高 (2)及时排除加热室中不凝性气体 (3)经常清除垢层等
每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。
蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利
用。
(1)多效蒸发
2、节能措施
(2)额外蒸汽的引出 (3)二次蒸汽的再压缩 (4)冷凝水热量利用
返回
7. 蒸发
7.2 蒸发设备
7.2.1 蒸发器 7.2.2 蒸发器的传热系数 7.2.3 蒸发辅助设备
设Q损=0，料液预热至沸点加入，则t0=t=tb
Q Fc p (t t0 ) Wr
U
W A
Q Ar
1 r
Ktm
7. 蒸发
7.3.2 蒸发设备的生产强度
二、提高生产强度的措施 1、加大传热温差——真空蒸发
T 受锅炉额定压强限制
t T t0
将二次蒸汽引入冷器冷凝
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
7.1 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
t0 真空蒸发 一般须用真空泵不断将不凝
性气体抽除。
优点：(1)t0 U
(2)适用于热敏性物料
(3)可利用中、低温位的水蒸汽作热源
缺点： (1)t0 K (2)设备费 ， 动力费
7. 蒸发
7.3.2 蒸发设备的生产强度
2、提高蒸发器的传热系数K (1)合理设计蒸发器，使U循提高 (2)及时排除加热室中不凝性气体 (3)经常清除垢层等
每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。
蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利
用。
(1)多效蒸发
2、节能措施
(2)额外蒸汽的引出 (3)二次蒸汽的再压缩 (4)冷凝水热量利用
返回
7. 蒸发
7.2 蒸发设备
7.2.1 蒸发器 7.2.2 蒸发器的传热系数 7.2.3 蒸发辅助设备
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
第7章 蒸发
第7章 蒸发
Evaporation
授课人：王力霞 单 位：化学化工与食品安全学院
目录
7.1 概述 7.2 蒸发设备 7.3 单效蒸发 7.4 多效蒸发
《化工原理》/第7章
第一节 概 述
一、蒸发的定义 二、蒸发的目的 三、蒸发的基本流程 四、蒸发过程的分类 五、蒸发的特点
《化工原理》/第7章
一、蒸发的定义
热量[kJ/s]
加热室
完成液
WI —二次蒸汽带出体系的热
量[kJ/s]
L,c, i, w,t
Q损 —过程热损失量[kJ/s]
《化工原理》/第7章
二、热量衡算
Dr0 Fi0 (F W )i WI Q损
Dr0 F (i i0 ) W (I i) Q损
浓度变化不大 浓缩程度较小
Dr0 Fc0 (t t0 ) Wr Q损
《化工原理》/第7章
四、传热温度差损失
2. 蒸发器内液柱的静压头引起的，
计算如下：
pm
p
1 gL
5
t s( pm ) t s( p) （查表获得）
3.由二次蒸汽的阻力损失引起的，
此项影响很小，通常忽略不计或取1℃。
传热温度差损失可表示为：
《化工原理》/第7章
例7-1（p253）
水分蒸发量： W F1 w0 w
完成液量：
L F w0 w
《化工原理》/第7章
一、物料衡算
总物料衡算：
溶质衡算：
F LW
Lw Fw0
水分蒸发量：
完成液量：
W F1 w0 w
L F w0 w
式中：F——溶液的加料量[kg/s]；
W——水分的蒸发量（二次蒸汽量）[kg/s]；
Evaporation
授课人：王力霞 单 位：化学化工与食品安全学院
目录
7.1 概述 7.2 蒸发设备 7.3 单效蒸发 7.4 多效蒸发
《化工原理》/第7章
第一节 概 述
一、蒸发的定义 二、蒸发的目的 三、蒸发的基本流程 四、蒸发过程的分类 五、蒸发的特点
《化工原理》/第7章
一、蒸发的定义
热量[kJ/s]
加热室
完成液
WI —二次蒸汽带出体系的热
量[kJ/s]
L,c, i, w,t
Q损 —过程热损失量[kJ/s]
《化工原理》/第7章
二、热量衡算
Dr0 Fi0 (F W )i WI Q损
Dr0 F (i i0 ) W (I i) Q损
浓度变化不大 浓缩程度较小
Dr0 Fc0 (t t0 ) Wr Q损
《化工原理》/第7章
四、传热温度差损失
2. 蒸发器内液柱的静压头引起的，
计算如下：
pm
p
1 gL
5
t s( pm ) t s( p) （查表获得）
3.由二次蒸汽的阻力损失引起的，
此项影响很小，通常忽略不计或取1℃。
传热温度差损失可表示为：
《化工原理》/第7章
例7-1（p253）
水分蒸发量： W F1 w0 w
完成液量：
L F w0 w
《化工原理》/第7章
一、物料衡算
总物料衡算：
溶质衡算：
F LW
Lw Fw0
水分蒸发量：
完成液量：
W F1 w0 w
L F w0 w
式中：F——溶液的加料量[kg/s]；
W——水分的蒸发量（二次蒸汽量）[kg/s]；
化工原理第七章蒸发02
总的温度差损失:
阻力引起的温度差损失通过估算即可，约 1℃
7
7.3 多效蒸发
多效蒸发是将多个蒸发器（如图 所示为三个）连接起来的系统.
➢后一效的操作压力和溶液沸点均较 前一效低； P1 P2 P3 t1 t2 t3 ➢在第一效加入新鲜的加热蒸汽，所 产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸 汽。因此多效蒸发明显地减少了加热 蒸汽的消耗量；
总费用 设备费
操作费
效数
10
7.3.3 多效蒸发流程
（1）并流流程的特点：
① 料液可自动流入下一 效，无需泵输送；
②溶液会发生闪蒸而产生
并流流程 按料液与二次蒸汽的走向分为逆错流流流流程程
平流流程
二次蒸汽
冷却水
料液
P
更多的蒸汽；
加热
③传热推动力依次减小；
蒸汽
④ 传热系数K依次减小；
冷凝水
水 适用场合：并流流程适宜处理
传热系数亦较大。 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。
适用场合：适用于黏度大、易结晶、 易结垢的物系。
蒸发室 挡板 沸腾室
加热室
18
外热式蒸发器
加热室单独放置，其优点可以降低整个 蒸发器的高度，便于清洗和更换；可将加 热管做得长些，循环管不受热，从而加速 液体循环。循环速度可达1.5m/s。
第七章 蒸发
图7-3
1
第七章 蒸发
已知：单效蒸发器，A＝30m2，t0=30℃，t=100 ℃，NaOH:x0=20%，x=50%。 加热蒸汽P1＝284kPa（绝)，蒸发室P2=19.6kPa，K＝1000W·m-2·K-1， Ql=0.03Q （浓缩热不可忽略）
阻力引起的温度差损失通过估算即可，约 1℃
7
7.3 多效蒸发
多效蒸发是将多个蒸发器（如图 所示为三个）连接起来的系统.
➢后一效的操作压力和溶液沸点均较 前一效低； P1 P2 P3 t1 t2 t3 ➢在第一效加入新鲜的加热蒸汽，所 产生的二次蒸汽作为后一效的加热蒸 汽。因此多效蒸发明显地减少了加热 蒸汽的消耗量；
总费用 设备费
操作费
效数
10
7.3.3 多效蒸发流程
（1）并流流程的特点：
① 料液可自动流入下一 效，无需泵输送；
②溶液会发生闪蒸而产生
并流流程 按料液与二次蒸汽的走向分为逆错流流流流程程
平流流程
二次蒸汽
冷却水
料液
P
更多的蒸汽；
加热
③传热推动力依次减小；
蒸汽
④ 传热系数K依次减小；
冷凝水
水 适用场合：并流流程适宜处理
传热系数亦较大。 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。
适用场合：适用于黏度大、易结晶、 易结垢的物系。
蒸发室 挡板 沸腾室
加热室
18
外热式蒸发器
加热室单独放置，其优点可以降低整个 蒸发器的高度，便于清洗和更换；可将加 热管做得长些，循环管不受热，从而加速 液体循环。循环速度可达1.5m/s。
第七章 蒸发
图7-3
1
第七章 蒸发
已知：单效蒸发器，A＝30m2，t0=30℃，t=100 ℃，NaOH:x0=20%，x=50%。 加热蒸汽P1＝284kPa（绝)，蒸发室P2=19.6kPa，K＝1000W·m-2·K-1， Ql=0.03Q （浓缩热不可忽略）
化工原理之蒸发
5
♠
泡沫夹带
二次蒸汽中常夹带大量液沫，冷凝前必须设法除去， 否则不但损失物料，而且会污染冷凝设备。因此蒸发 器内需要足够的分离空间，必要时还需要除沫装置。
♠
能源利用
蒸发时产生大量二次蒸汽，如何利用它的 潜热，是蒸发操作中要考虑的关键问题之一。
6
分类
(1) 单效蒸发与多效蒸发
在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽不断地移出，否 则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡，使蒸发过程无法进行。若将单效蒸 发。若将二次蒸汽引到下一个蒸发器作为加热蒸汽，以利 用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。
• • • •
为了简便，常根据平均压力pm查出纯水的相应沸点 tpm，故因静压力而引起的温度差损失为 ∆ʹʹ=tpm- tpʹ 式中 tpm—与平均压力pm相应的纯水的沸点，℃； tpʹ—与二次蒸汽压pʹ相对应的水的沸点，即二次 蒸汽的温度，℃。 由于溶液沸腾时液层内混有气泡,故液层的实际密度 较式pm=pʹ+ρgl/2采用的纯液体密度要小，因此用式 ∆ʹʹ=tpm- tpʹ算出的∆ʹʹ值偏大。此外，当溶液在加热管内 的循环速度较大时 ，就会因流体阻力使平均压力增高， 而式pm=pʹ+ρgl/2中并没有考虑这项影响，但可以抵消前 述的部分误差。可见，由式∆ʹʹ=tpm- tpʹ求出的∆ʹʹ值仅为 估算值。
（2） 加压蒸发、常压蒸发、减压蒸发
蒸发操作可以在加压、常压、减压下进行。工业上的蒸 发操作经常在减压下进行，这种操作称为真空蒸发。
（3） 间歇蒸发和连续蒸发
根据蒸发操作的过程模式分类的。
应用
• 蒸发操作广泛应用于化工、石油化工、 制药、制糖、造纸、深冷、海水淡化及原 子能等工业中。
单效蒸发
• 溶液的沸点和温度差损失
♠
泡沫夹带
二次蒸汽中常夹带大量液沫，冷凝前必须设法除去， 否则不但损失物料，而且会污染冷凝设备。因此蒸发 器内需要足够的分离空间，必要时还需要除沫装置。
♠
能源利用
蒸发时产生大量二次蒸汽，如何利用它的 潜热，是蒸发操作中要考虑的关键问题之一。
6
分类
(1) 单效蒸发与多效蒸发
在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽不断地移出，否 则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡，使蒸发过程无法进行。若将单效蒸 发。若将二次蒸汽引到下一个蒸发器作为加热蒸汽，以利 用其冷凝热，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。
• • • •
为了简便，常根据平均压力pm查出纯水的相应沸点 tpm，故因静压力而引起的温度差损失为 ∆ʹʹ=tpm- tpʹ 式中 tpm—与平均压力pm相应的纯水的沸点，℃； tpʹ—与二次蒸汽压pʹ相对应的水的沸点，即二次 蒸汽的温度，℃。 由于溶液沸腾时液层内混有气泡,故液层的实际密度 较式pm=pʹ+ρgl/2采用的纯液体密度要小，因此用式 ∆ʹʹ=tpm- tpʹ算出的∆ʹʹ值偏大。此外，当溶液在加热管内 的循环速度较大时 ，就会因流体阻力使平均压力增高， 而式pm=pʹ+ρgl/2中并没有考虑这项影响，但可以抵消前 述的部分误差。可见，由式∆ʹʹ=tpm- tpʹ求出的∆ʹʹ值仅为 估算值。
（2） 加压蒸发、常压蒸发、减压蒸发
蒸发操作可以在加压、常压、减压下进行。工业上的蒸 发操作经常在减压下进行，这种操作称为真空蒸发。
（3） 间歇蒸发和连续蒸发
根据蒸发操作的过程模式分类的。
应用
• 蒸发操作广泛应用于化工、石油化工、 制药、制糖、造纸、深冷、海水淡化及原 子能等工业中。
单效蒸发
• 溶液的沸点和温度差损失
化工原理：第七章 蒸发
式中：
F——原料液量，kg/h； W——蒸发水量，kg/h； L—— 完成液量，kg/h；
x0——原料液中溶质的浓度，质量分数；
x——完成液中溶质的浓度，质量分数。
二、加热蒸汽消耗量的计算
热量衡算可得：DHs Fh0 WH Lh Dhs QL
或
Q D(Hs hs ) WH Lh Fh0 QL (7-4)
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如图为不同浓度NaOH水溶液的沸 点与对应压强下纯水的沸点的关系， 由图可以看出，当NaOH水溶液浓度为 零时，它的沸点线为一条对角线，即 水的沸点线，其它浓度下溶液的沸点 线大致为一组平行直线。
杜林规则说明:某溶液在两个不 同压力下的两个沸点之差与标 准液体(通常指纯水)在相应的 两个压力下的两个沸点之差的 比值为一常数,即:
（1）由于溶液的蒸汽压降低引起的温度差损失（ △′） ；
（2）由于蒸发器中，溶液的液柱压力引起的温度差损失（ △"） ；
（3 ) 由于蒸汽流动阻力引起的温度差损失（ ' ' '） 。
总温度差损失△=△′+△"+ '''
溶液的沸点升高=总温度差损失△= t-T
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7-4 溶液的沸点升高与杜林规则（求△′）
△′ =f(溶液种类,浓度,蒸发压力)
设tA—实验测定的溶液的沸点,C (测定时仅计因溶液的蒸汽压下降所引起的温差损失)
T — 二次蒸汽饱和温度(即蒸发室压力下的饱和蒸汽温度) ,C
则:△′= tA-T tA 常压下(用P280附录二十一查得) 非常压下(用杜林规则) 一 杜林规则
杜林规则:某溶液的沸点与相同压力下标准液体（水） 的沸点呈线性关系(下图为NaOH溶液的杜林线图)
化工原理-蒸发
30
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
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
• 焓值的计算：习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则 有
hs c Ts
*
h0 c0t0 0 c0t0
h ct 0 ct
代入前面的两式得 ：
D( H s hs ) F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql
式中 c0 、c——料液和完成液的比热，kJ/kg· K。
c
*
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
• 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为：
F (h h0 ) W ( H h) Ql D H s hs
① 忽略浓缩热 时 ② 忽略浓缩热且
F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql D H s hs
tw， t 0 —— 溶剂在相应压力下的沸点。
w
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失—
如图7-4为不同浓度 NaOH 水溶液的沸点与 对应压强下纯水的沸点 的关系，由图可以看出 ，当 NaOH 水溶液浓度 为零时，它的沸点线为 一条 45 对角线，即水 的沸点线，其它浓度下 溶液的沸点线大致为一 组平行直线。
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
传热温差损失： t T t (T0 T ) (T0 t ) t T
溶液沸点：
t T
有效传热温差：t t T 温度差损失的原因 ： 蒸发操作时，温度差损失的原因可能有：因溶液沸点 升高引起的温度差损失 △’ ；因加热管内液柱静压力而引 起的温度差损失 △ ” ；由于管路流动阻力而引起的温度差 损失△’’’ 。总温度差损失为：
W, H, T
Fx 0 ( F W ) x
x0 W F ( 1 ) 水分蒸发量： x
hs c Ts
*
h0 c0t0 0 c0t0
h ct 0 ct
代入前面的两式得 ：
D( H s hs ) F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql
式中 c0 、c——料液和完成液的比热，kJ/kg· K。
c
*
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
• 由式（3）或式（4）可得加热蒸汽的消耗量为：
F (h h0 ) W ( H h) Ql D H s hs
① 忽略浓缩热 时 ② 忽略浓缩热且
F (ct c0t0 ) W ( H ct) Ql D H s hs
tw， t 0 —— 溶剂在相应压力下的沸点。
w
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失—
如图7-4为不同浓度 NaOH 水溶液的沸点与 对应压强下纯水的沸点 的关系，由图可以看出 ，当 NaOH 水溶液浓度 为零时，它的沸点线为 一条 45 对角线，即水 的沸点线，其它浓度下 溶液的沸点线大致为一 组平行直线。
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
传热温差损失： t T t (T0 T ) (T0 t ) t T
溶液沸点：
t T
有效传热温差：t t T 温度差损失的原因 ： 蒸发操作时，温度差损失的原因可能有：因溶液沸点 升高引起的温度差损失 △’ ；因加热管内液柱静压力而引 起的温度差损失 △ ” ；由于管路流动阻力而引起的温度差 损失△’’’ 。总温度差损失为：
W, H, T
Fx 0 ( F W ) x
x0 W F ( 1 ) 水分蒸发量： x
化工原理课件7.蒸发
节能效果：降低 能耗、减少排放、 提高生产效率
减排措施：采用清 洁能源、减少废气 排放、回收利用废 热等
采用高效 蒸发器， 提高蒸发 效率
优化工艺 流程，减 少能耗
采用节能 型设备， 如变频器、 节能泵等
回收利用 废热，如 冷凝水、 废气等
加强设备 维护，减 员技能， 减少操作 失误和能 耗浪费
物料的密度：影响蒸发操作 的液位和流速
物料的沸点：影响蒸发操作 的温度和压力
物料的粘度：影响蒸发操作 的传热和流动阻力
物料的表面张力：影响蒸发 操作的液滴形成和液滴尺寸
蒸发过程优化与节 能减排
蒸发过程能耗：主 要包括加热蒸汽、 冷却水、电能等
优化方法：采用高 效蒸发器、优化工 艺参数、提高传热 效率等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
食品加工：利用蒸发原理将食品中 的水分去除，得到干燥食品
环境控制：利用蒸发原理将空气中 的水分去除，得到干燥空气，用于 环境控制和空气净化
蒸发操作方式
定义：液体在常温常压下，通过与空气接触，自然蒸发成气体的过程。 特点：蒸发速度慢，蒸发量小，适用于低浓度、低沸点液体的蒸发。 应用：食品加工、医药生产、化工生产等领域。 注意事项：控制蒸发温度、防止液体飞溅、防止空气污染等。
原理：通过加热使液体沸腾， 产生蒸汽，将液体转化为蒸汽
特点：速度快，效率高，适用 于热敏性物料
设备：蒸发器、冷凝器、泵、 管道等
应用：食品、医药、化工等行 业
减压蒸发：通过降低压力使液 体蒸发，如真空蒸发、减压蒸 馏等
加热蒸发：通过加热使液体 蒸发，如蒸馏、煮沸等
自然蒸发：通过自然环境进 行蒸发，如晾晒、风干等
采用高效蒸发器，提高蒸发效率 采用热泵技术，降低能耗 采用冷凝水回收技术，减少废水排放 采用废热回收技术，提高能源利用率 采用清洁能源，减少化石燃料使用 采用智能化控制系统，优化蒸发过程
《蒸发化工原理》PPT课件
11/28/2020
14
2 单程型(膜式)蒸发器 溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。溶液通
过加热室时，在管壁上呈膜状流动，故习惯上又称为液膜式蒸 发器。
优点： •溶液在蒸发器中的停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料 的蒸发； •整个溶液的浓度，不象循环型那样总是接近于完成液的浓度， 因而这种蒸发器的有效温差较大。
优点：结构简单，不需要固定的传热面， 热利用率高
适于处理易结垢、易结晶或有腐蚀性的 溶液。
不适于处理能被燃烧气污染及热敏性的 溶液。
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20
（2）螺旋管蒸发器
在螺旋加热管中，要被蒸发的液体从顶部 流向底部，同时，沸腾膜与蒸汽并流流动，由 于加热管当然螺旋形状，在中等高度的设备中 可以容纳很长的管子，经过很长的管道流动中 产生的蒸汽对液膜施加一个很高的剪切力。为 此，弯曲的螺旋管将引起二次流，二次流被施 加在沿管轴的流动上，这此作用可促进湍流并 强化高粘情况下的热传递。
适用于达到高浓度和高粘度。为获得高的蒸发 比，这类蒸发器在高温度差下和单程操作。
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21
7.2.2 蒸发器的选型
选型时，一般考虑以下原则： 溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重 要的因素。 高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降 膜式、刮板搅拌薄膜式等；
③溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸 点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。需 要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。
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4
7.1.4 蒸发操作的分类
1.按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效蒸发
化工原理第七章 蒸发
分类： 连续；间歇
单效；多效 常压；减压（真空）；加压
7.1.2 蒸发操作的特点
蒸发属于热量传递过程，但又不同于一般的传热 （1）有相变化的恒温传热
（2）溶质浓度引起沸点升高
（3）溶剂气化，耗热量大 （4）溶质特殊物性 （析出结晶、产生泡沫、热敏性物料在高 温下变质或分解、粘度增高等）
7.2 蒸发设备（Evaporation Devices） 7.2.1 常用蒸发器
加热蒸汽冷凝放出的热量用于水分汽化、原料液 升温至沸点和热损耗。
有焓浓图时用式 Dr0 F (i i 0 ) W ( I i ) Ql 进行计算 无焓浓图时可用式 Dr0 Fc0 (t t0 ) Wr Ql
近似计算（但要求浓缩热不大时）
7.3.3 蒸发速率与传热温度差
优点： 成膜好，
传热系数大
缺点：
仅适用于低粘度、 稀溶液， 不适用易结晶、 易结垢物料
2、降膜式蒸发器（Falling Film Evaporator）
优点：
物料停留时间短， 可用于粘度较高、 浓度较大的流体
缺点： 成膜困难，
传热系数不大， 不适用易结晶、 易结垢物料
7.2.2 蒸发器的传热系数
1 [1.5(630 220) 0.9( 2643 630)] 0.97 2138 1.17kg / s
循环动力：密度差 优点： 循环速度高，
降低了设备高度， 易于清洗；
缺点： 静压引起的温差损失大
3、强制循环型蒸发器
循环动力： 机械能 优点：循环速度高
可用于粘稠物料 可获得高浓物料 延缓积垢
缺点：消耗外加动力
二、单程型蒸发器（Single Pass Evaporator）
7化工原理蒸发
5
单效蒸发 物料衡算 水分蒸发量W
总物料衡算： F = L ＋W
过 程 x0 原 水分蒸发量： W F 1 理 x 与 F x0 装 完成液浓度： x 备 F W
W, T, H F x0 t0 h0 c0 D, Ts , Hs 蒸发室 加 热 室
溶质不变： F x0 Lx F W x
D/W 1.1 0.57 0.4 0.3 0.27 D/W—加热蒸汽利用率
17
多效蒸发流程
并流加料蒸发流程
优点： 后一效蒸发室压力较前效低， 无需用泵输送； 过 程 原 理 与 装 备 后效溶液沸点较前效低，溶 液流入后效由于过热而自蒸 发(闪蒸）。 缺点： 后效溶液浓度较前效大，沸点又较低，粘度较大，后效传热 系数较前效小，后两效中尤为严重。
tA t 0 A tw t 0 w
K
tA t 0 A K (tw t 0 w)
14
杜林规则 (Duhring’s rule)法(直线规则法) 杜林规则：说明溶液的沸点和相同压强下标准溶液沸点 之间呈线性关系。 溶
液 由于纯水在各种压强下的沸 C% t ′ A 沸 点容易获得，故一般选用纯 点 水为标准溶液，只要知道溶 tA ， 液和水在两个不同压强下的 ℃ 沸点，在直角坐标图中以溶 过 液沸点为纵标，以纯水沸点 tW tW′ 程 为横标，以溶液浓度为参数， 纯水沸点，℃ 原 即可得到一条直线。 理 与 因此，对一定浓度的溶液，只要知道它在两个不同压强下 装 的沸点，再查出相同压强下对应水的沸点，即可绘出该浓 备 度溶液的杜林直线，由此直线即可求得该溶液在其它压强 下的沸点。
蒸发过程的基本概念: 加热蒸汽(生蒸汽) 二次蒸汽 水蒸气 联苯 熔盐
蒸发流程：
单效蒸发 物料衡算 水分蒸发量W
总物料衡算： F = L ＋W
过 程 x0 原 水分蒸发量： W F 1 理 x 与 F x0 装 完成液浓度： x 备 F W
W, T, H F x0 t0 h0 c0 D, Ts , Hs 蒸发室 加 热 室
溶质不变： F x0 Lx F W x
D/W 1.1 0.57 0.4 0.3 0.27 D/W—加热蒸汽利用率
17
多效蒸发流程
并流加料蒸发流程
优点： 后一效蒸发室压力较前效低， 无需用泵输送； 过 程 原 理 与 装 备 后效溶液沸点较前效低，溶 液流入后效由于过热而自蒸 发(闪蒸）。 缺点： 后效溶液浓度较前效大，沸点又较低，粘度较大，后效传热 系数较前效小，后两效中尤为严重。
tA t 0 A tw t 0 w
K
tA t 0 A K (tw t 0 w)
14
杜林规则 (Duhring’s rule)法(直线规则法) 杜林规则：说明溶液的沸点和相同压强下标准溶液沸点 之间呈线性关系。 溶
液 由于纯水在各种压强下的沸 C% t ′ A 沸 点容易获得，故一般选用纯 点 水为标准溶液，只要知道溶 tA ， 液和水在两个不同压强下的 ℃ 沸点，在直角坐标图中以溶 过 液沸点为纵标，以纯水沸点 tW tW′ 程 为横标，以溶液浓度为参数， 纯水沸点，℃ 原 即可得到一条直线。 理 与 因此，对一定浓度的溶液，只要知道它在两个不同压强下 装 的沸点，再查出相同压强下对应水的沸点，即可绘出该浓 备 度溶液的杜林直线，由此直线即可求得该溶液在其它压强 下的沸点。
蒸发过程的基本概念: 加热蒸汽(生蒸汽) 二次蒸汽 水蒸气 联苯 熔盐
蒸发流程：
第7章 化工原理蒸发
（1）制取增浓的液体产品 如电解烧碱液的浓 缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩、蔗糖水溶 液及各种果汁的浓缩等。
（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。
（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-第七章-蒸发
化工原理-第七章-蒸发一.选择题1.蒸发操作中，从溶液中汽化出来的蒸汽，常称为（）。
BA.生蒸汽；B.二次蒸汽；C.额外蒸汽2.蒸发室内溶液的沸点（）二次蒸汽的温度。
BA.等于；B.高于；C.低于3.在蒸发操作中，若使溶液在（）下沸腾蒸发，可降低溶液沸点而增大蒸发器的有效温度差。
AA.减压；B.常压；C.加压4.在单效蒸发中，从溶液中蒸发1kg水，通常都需要（）1kg的加热蒸汽。
CA.等于；B.小于；C.不少于5.蒸发器的有效温度差是指（）。
AA.加热蒸汽温度与溶液的沸点之差；B.加热蒸汽与二次蒸汽温度之差；C.温度差损失6.提高蒸发器生产强度的主要途径是增大（）。
CA.传热温度差；B.加热蒸汽压力；C.传热系数；D.传热面积；7.中央循环管式蒸发器属于（）蒸发器。
AA.自然循环；B.强制循环；C.膜式8.蒸发热敏性而不易于结晶的溶液时，宜采用（）蒸发器。
BA.列文式；B.膜式；C.外加热式；D.标准式9.多效蒸发可以提高加热蒸汽的经济程度，所以多效蒸发的操作费用是随效数的增加而（）。
AA.减少；B.增加；C.不变10.蒸发装置中，效数越多，温度差损失（）。
BA.越少；B.越大；C.不变11.采用多效蒸发的目的是为了提高（）。
BA.完成液的浓度；B.加热蒸汽经济程度；C.生产能力12.多效蒸发中，蒸汽消耗量的减少是用增加（）换取的。
AA.传热面积；B.加热蒸汽压力；C.传热系数13.多效蒸发中，由于温度差损失的影响，效数越多，温度差损失越大，分配到每效的有效温度差就（）。
AA.越小；B.越大；C.不变14.（）加料的多效蒸发流程的缺点是料液粘度沿流动方向逐效增大，致使后效的传热系数降低。
AA.并流；B.逆流；C.平流15.对热敏性及易生泡沫的稀溶液的蒸发，宜采用（）蒸发器。
CA.中央循环管式；B.列文式；C.升膜式二.填空题1.蒸发是___浓缩溶液___的单元操作。
2.为了保证蒸发操作能顺利进行，必须不断的向溶液供给___热能___，并随排除气化出来的___溶剂蒸汽___。
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2020/3/25
8
四．蒸发操作的特点
3．溶液的工艺特性
蒸发过程中溶液的某些性质随着溶液的组 成而改变。有些物料在浓缩过程中可能析出结 晶、发泡、严重结垢、变性分解、黏度增高、 腐蚀性增大等。在选择蒸发工艺和设备时需要 认真考虑，尤其是蒸发器的防垢除垢技术，是 世界性的热门研究课题。
2020/3/25
2020/3/25
2
蒸发操作的目的
（1）制取增浓的液体产品 如电解烧碱液的浓 缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩、蔗糖水溶 液及各种果汁的浓缩等。
（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。
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二．蒸发的概念
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图7-1 液体蒸发的简化流程
②在高浓度范围内，只要已知 两个不同压强下溶液的沸点， 则其他压强下的沸点可按水的 沸点作内插或外推。
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图7-16 NaOH 水溶液的杜林线图
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杜林规则：在相当宽的压强范围内，溶液的沸点与同压强下 溶剂的沸点成线性关系。
溶 液 的 沸 点
℃Байду номын сангаас
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水的沸点：oC
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例： 压强，MPa 0.1 0.08 0.06 0.05 0.04
完成液 的流量
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在初始浓度不太高的情况下，随水分蒸发量的增加，溶液浓度变化不
大，只是到后期才明显变化。因为蒸发器溶液浓度等于完成液浓度，如果 在一个蒸发器内蒸发，则溶液浓度和粘度较大，对蒸发不利。可在一个蒸 发器中将大部分水分蒸发，然后在另一个蒸发器中蒸发得到所需的浓度。
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7.3.2热量衡算
（1）浓缩热显著的溶液
Dro Fi0 (F W )i WI Q损
或 Dro F(i i0) W I i Q损
若Q损l 0, 沸点进料i0 i
Ii r
Dr0 Wr r0 r 此时 D W
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图7-15 氢氧化钠的焓浓图
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溶液的沸点高于纯溶剂的沸点。
主要原因： （1）蒸发室空间压强下，溶液的沸 点高于同压强下溶剂的沸点； （2）蒸发室液面下实际发生汽化之 处的压强大于蒸发室空间的压强。
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2、蒸发设备
为什么冷凝器架设安置得很高？
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7.2 蒸发设备 7.2.1 循环型蒸发器
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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
间歇蒸发 蒸发器进、出料状况
连续蒸发
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三．蒸发过程分类
二次蒸汽是否 用作另一蒸发 器的加热蒸汽
单效蒸发 多效蒸发
并流 逆流 平流
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四．蒸发操作的特点
1．溶液的沸点升高 由于不挥发溶质的存在使溶液的沸点高于
（2）不计浓缩热的热量衡算 对溶液浓度变化不大、浓缩热不大的溶液
Dro Fc0 (t t0 ) Wr Q损
蒸发器的热负荷为
Q Dro
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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 Dro KA(T t)
第7章 蒸发
第一节 第二节 第三节 第四节
概述 蒸发设备 单效蒸发 多效蒸发
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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。
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一．升膜式蒸发器
升膜式蒸发器图7-5 1―蒸发器；2―分离室；
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二．降膜式蒸发器
降膜式蒸发器图7-6 1― 蒸 发 器 ； 2― 分 离 室 ； 3―布膜器
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四．旋转刮板式蒸发器
旋转刮板式蒸发器
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五．单程型蒸发器性能的比较
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。
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一．溶质造成的沸点升高
溶液中不挥发溶质引起饱和蒸汽压下降，使溶液沸点升高 。
查手册 获取
估算——杜林规则
①在浓度不太高的范围内，可 认为溶液的沸点升高与压强无 关，而取1大气压下的数值。
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一、垂直短管型蒸发器
中央循环管蒸发器图7-2 1―加热室；2―中央循 环管；3―蒸发室；4― 外壳
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二、垂直长管型蒸发器
强制循环性蒸发器图7-4 1―加热管；2―循环泵；
3―循环管；4―蒸发室； 5―除沫器
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7.2.2 单程型蒸发器
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7.2.3 蒸发辅助设备
（1）除沫器
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（2）疏水器
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1－冷凝水入口；2－冷凝水出口；3－排出管； 4－变压室；5－滤网；6－阀片
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7.3 单效蒸发
7.3.1物料衡算
Fwo (F W )w
水分蒸发量
W F (1 w0 ) w
完成液的组成 w Fw0 F W
某溶液沸点，oC 120 某溶剂沸点，oC 100
96
t2
80 60
60
t1
50
40
按杜林规则分别确定0.04MPa、0.06MPa下，溶液的沸点。
96 60 96 t1 80 50 80 40
纯溶剂的沸点。 对于垂直管式蒸发器，管内液柱的静压力
及蒸汽在管道内的流动阻力也会引起溶液的沸 点升高。
沸点升高使传热推动力降低。
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四．蒸发操作的特点
2．热能的综合利用 蒸发时需要消耗大量加热蒸汽，而溶剂汽
化又产生相应量的二次蒸汽，因而强化与改善 蒸发器的传热效果，充分利用二次蒸汽的潜热， 应给予足够的重视。
单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行 传热和蒸发，一次通过加热室即达到所要求的组成。其突出优 点是传热效率高，蒸发速度快，溶液在蒸发器内停留时间短， 特别适用于热敏性物料的蒸发，因而在食品、生物制品、制药 等工业部门得到广泛应用。
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7.2.2 蒸发器的传热系数
措施： ①定期清洗，去除垢层，加快流速，减少结垢。 ②扩大管内两相流动的“环状流”区域。