蒸发的基本原理
第四章-蒸发
法除去，否则不但损失物料，而且会对冷凝设备、蒸发器的传热面产生 污染，降低热流量
二、影响蒸发效率的因素
生产强度：单位时间、单位传热面积上所蒸发的溶剂或水Βιβλιοθήκη 量。（表示蒸发设备的效率）
W K t m U A i t
U——生产强度；W——蒸发量；A——蒸发器的传热面积
K——蒸发器的传热总系数；△tm——加热蒸汽饱和温度与溶液沸点之差
原理：料液预热到接近沸点时由
蒸发器底部送入，进入加热管时
立即受热沸腾汽化，溶液在高速 上升的二次蒸汽带动下，沿管壁 边呈膜状向上流动边蒸发。到达 分离室后，完成液与二次蒸汽分 离后由分离室底部排出。
气冷凝所致，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气等，冷凝器后必 须安真空装置才能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷射泵、 水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。
4、 常用的蒸发设备
（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。
3 ）外热式蒸发器
操作流程（通常采用真空蒸发工艺）
先开真空阀，抽至一定真空度，
进料，关闭进料阀；
开启蒸气阀门，加热；
抽样检查，达到规定的浓缩程度
后，关闭真空系统，蒸气阀门， 室内恢复常压后，打开放料阀。
3 ）外热式蒸发器
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，使得对流传热系 数提高；
有利于蒸发进行。 有效成分耐热，溶剂无毒、无害、不易燃烧、无 经济价值者可用此方法。
（一）常用蒸发方法
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。
蒸发器的工作原理
蒸发器的工作原理
蒸发器是一种常见的热交换设备，广泛应用于空调、制冷、化工、食品加工等
领域。
它通过蒸发的方式，将液体转化为气体，实现热量的传递和温度的调节。
蒸发器的工作原理主要包括传热、传质和流体力学三个方面。
首先，蒸发器的传热原理是通过将高温高压的蒸汽或热水传递给蒸发器内部的
冷却介质，使其蒸发并吸收热量。
在这个过程中，蒸发器内部的冷却介质会与外部的热源接触，热量会通过传导和对流的方式传递给冷却介质，使其温度升高，从而实现热量的传递。
其次，蒸发器的传质原理是指在蒸发的过程中，液体分子会脱离液体表面，转
化为气体分子，从而实现物质的传递。
在蒸发器内部，液体会不断地蒸发并释放出气体，这些气体会与外部的空气接触，从而实现物质的传递和混合。
最后，蒸发器的流体力学原理是指在蒸发的过程中，液体和气体之间会发生流
动和对流现象。
当液体蒸发成气体后，气体会向上流动，而液体则会向下流动，从而形成对流现象。
这种流体力学现象有助于加快蒸发速度，提高热交换效率。
总的来说，蒸发器的工作原理是通过传热、传质和流体力学三个方面相互作用，实现液体向气体的转化，从而完成热量的传递和温度的调节。
在实际应用中，蒸发器不仅可以用于空调和制冷系统中，还可以用于化工生产中的蒸馏、浓缩等工艺过程中，具有非常重要的作用。
以上就是关于蒸发器的工作原理的详细介绍，希望能够帮助大家更好地理解蒸
发器的工作原理及其在实际应用中的重要性。
蒸发器的工作原理
蒸发器的工作原理蒸发器是一种常见的化工设备，广泛应用于石油化工、化学工业、制药、食品等行业。
它的主要作用是将液态物质转化为气态物质，通过蒸汽的冷凝和回收，实现物质的分离、纯化和浓缩。
本文将从蒸发器的工作原理、分类、特点和应用等方面进行介绍。
一、蒸发器的工作原理蒸发器的工作原理基于液体的沸腾原理。
在蒸发器中，液态物质通过加热，使其温度升高，分子动能增加，从而使液体表面产生蒸汽。
随着加热的继续进行，液体内部的温度也逐渐升高，当液体内部的温度达到一定值时，液体内部的分子也开始蒸发，形成大量的蒸汽。
蒸汽与液体的接触面积越大，蒸发的速度也就越快。
蒸发器的关键在于蒸发器内部的加热方式。
常用的加热方式有蒸汽加热、电加热、热水加热、热油加热等。
其中，蒸汽加热是最常用的加热方式，因为蒸汽加热可以提供稳定的加热温度和压力，并且可以通过调节蒸汽压力和流量来控制蒸发器的温度和蒸发速率。
二、蒸发器的分类蒸发器按照不同的工作原理和结构特点，可以分为多种类型。
常见的蒸发器包括：1. 管式蒸发器：管式蒸发器是一种常见的蒸发器，其结构特点是在一个管子内部设置了多个小管子，蒸汽从小管子中穿过，将液体加热，使其蒸发。
管式蒸发器具有结构简单、占地面积小、加热效率高等特点。
2. 滑板蒸发器：滑板蒸发器是一种将液体滑过加热板的蒸发器，其结构特点是将液体通过加热板上方的喷嘴喷出，液体在加热板上形成薄膜状，通过蒸发器内部的蒸汽将其加热蒸发。
滑板蒸发器具有蒸发速度快、操作简单、清洗方便等特点。
3. 托盘式蒸发器：托盘式蒸发器是一种将液体分散在多个托盘上进行蒸发的蒸发器，其结构特点是在蒸发器内部设置多个托盘，液体从上层托盘流到下层托盘，通过蒸汽将其加热蒸发。
托盘式蒸发器具有适用范围广、蒸发效率高等特点。
4. 旋转蒸发器：旋转蒸发器是一种通过旋转圆柱体将液体均匀分布在圆柱体表面进行蒸发的蒸发器，其结构特点是将液体通过喷嘴喷洒在圆柱体表面，通过蒸汽将其加热蒸发。
蒸发器的工作原理
蒸发器的工作原理
蒸发器是一种将液体转化为气体的设备。
它通过加热液体，将其内部的分子能量增加，使得其中的分子变得充满活力并逃离液体表面。
液体表面上的分子通过获得足够的能量，克服表面张力的作用，从而转变为气体形态并释放到环境中。
蒸发器的工作原理基于液体分子的平均动能分布。
在液体中，分子之间存在着吸引力和斥力。
在液体表面上，分子所受到的吸引力来自液体内部的其他分子，并且由于表面张力的存在，表面上的分子处于一个比较特殊的状态。
当液体受热时，热能会被传递给液体分子，使得它们的平均动能增加。
在液体表面，热能会提供给分子，使得能量超过表面张力所需的最小能量，这些分子将克服表面张力，并逃离液体界面。
一旦分子离开液体表面，它们将自由地扩散进入气相，并在周围环境中散布。
这个过程被称为蒸发。
蒸发器通常通过提供热能来促进蒸发过程。
使用各种不同的加热方法，例如加热蒸发器内部的液体，或者通过提供外部的热源，传递热能给液体，使其蒸发。
这样，蒸发器就能够将液体转化为气体，实现液体的蒸发和分离。
蒸发器广泛应用于许多不同的领域，如化工、食品加工、环保等。
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。
一、蒸发原理与目的蒸发原理:蒸发是溶液浓缩的单元操作。
它采用加热的方法，使溶有不挥发性溶质的溶液沸腾，其中的部分溶剂被气化除去，而溶液得到浓缩。
蒸发目的：1. 制取浓缩产品--如浓缩果汁、蔬菜汁。
2. 获得饱和溶液，冷却后使溶质结晶--味精、白糖、精制盐。
3. 制取纯溶剂--蒸馏水、海水淡化等。
从目的看：是使溶剂和溶质分离，属化工分离，传质过程。
从机理看：溶剂分离出来的速率直接取决于供热量或供热速率，属传热过程。
二、基本流程图热源：水蒸汽，一般称为加热蒸汽。
二次蒸汽：当蒸发的物料为水溶液时，蒸发产生的溶剂蒸汽，亦称为水蒸气。
注意：加热蒸汽温度高于二次蒸汽温度。
料液、加热蒸汽分别在管内、管外流动。
二次蒸汽是否利用可将操作分为单效或多效蒸发。
蒸发过程进行的必要条件:不断提供热源(加热蒸汽);不断排除二次蒸汽。
三、蒸发过程的特点与方法特点：(1) 传热性质传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。
(2) 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。
(3) 溶液沸点的改变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。
(4) 泡沫夹带二次蒸汽常夹带大量液沫，须除去。
(5) 能源利用利用二次蒸汽产生的潜热是须考虑。
食品工业蒸发的特点1.热敏性要求低温短时,采用真空蒸发器及液膜式蒸发器2.腐蚀性设备防腐,不锈钢3.粘稠性采用外力强制循环或加搅拌4.发泡性食品沸腾时形成泡沫,加入表面活性剂或采用机械装置消泡5.挥发性∵芳香成分和风味成分易挥发6.结垢性食品中Ca、Mg离子浓缩后产生沉淀；蛋白质、糖、果胶等到受热过度后变性、结块、焦化等；均形成垢层蒸发的分类●自然蒸发--溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的晒制。
蒸发的基本原理
蒸发的基本原理蒸发的基本原理前言使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。
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。
蒸发操作中的热源厂采用新鲜的饱和水蒸汽，又称生蒸汽。
从溶液中蒸出的蒸汽称为二次蒸汽，以区别于生蒸汽。
在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。
若将二次蒸汽引到下一效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。
蒸发操作可以在加压、常压或减压下进行，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。
真空蒸发的特点在于：1. 减压下溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源。
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，溶液的粘度加大，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，使系统的投资费用和操作费用提高。
一般情况下，经浓缩后的液体为产品，二次蒸汽冷凝液则被排除；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，溶剂的汽化速率由传热速率控制，故蒸发属于热量传递过程，但又有别于一般传热过程，因为蒸发过程具有以下特点：1）传热性质传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故属于避免两侧流体均有相变的恒温传热过程。
2）溶液性质有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解和聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐增强。
3）溶液沸点的改变含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下溶剂（即纯水）的为低，换言之，在相同压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，故当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。
溶液浓度越高这种现象越显著。
4）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，而且要污染冷凝设备。
蒸发浓缩的原理
蒸发浓缩的原理
蒸发浓缩是一种将液体中的溶质稳定地提纯和浓缩的方法。
其基本原理是利用温度差和气-液相变化来分离溶液中的固体颗
粒或溶解物质。
蒸发浓缩通常使用一个称为蒸发器的设备。
该设备中有一个加热元件，可以提供足够的热量将液体加热到其沸点以上。
液体在加热下蒸发成气体，其中的溶质被浓缩，而溶剂则部分蒸发。
蒸汽经过冷凝器冷却，变回液体形式，经过收集器收集，即可得到浓缩后的液体。
在蒸发过程中，溶质的蒸发速率通常比溶剂快，因为溶质分子通常比溶剂分子更大、更重。
这使得蒸发后的蒸汽中溶质的浓度较高，实现了溶液的浓缩。
而溶剂的部分蒸发则通过实验室内或设备外的适当措施来处理，以确保产生的浓缩物满足要求。
蒸发浓缩的效率可以通过多种因素来调节。
加热速度的控制可以控制蒸发速率，而冷却速度的调节可以影响冷凝速率。
在一些情况下，还可以通过调整压力来改变蒸发和冷凝的温度。
总体而言，蒸发浓缩通过利用物质的性质差异，将溶质从溶剂中分离出来，实现了液体的提纯和浓缩。
这种方法在化工、食品工业、环保等领域有着广泛的应用。
《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。
第五章蒸发(概述、1节)
二、单效蒸发流程
二次蒸汽
不凝性气体
冷却水
冷凝器
原料液 加热蒸汽
（生蒸汽）
上一内容 下一内容 回主目录
除沫器 蒸发室
加热室
冷凝水
完成液 单效蒸发器
返回
水
2019/5/10
概述：蒸发的基本原理 (4)
1、加热剂——饱和蒸汽，也称为新鲜蒸汽，或生蒸汽，一般来自锅炉，
用于加热稀溶液使之沸腾，其冷凝水在在饱和状态下排出；
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/5/10
第一节 蒸发设备(10)
二、强制循环型蒸发器：
强制型与自然 循环的最大区别是 增加了循环泵，加 强了溶液在蒸发器 内的流速,其速度 可达2～3.0m/s， α较大，速度增大 则阻力损失增大， 耗能增大。
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2、真空蒸发：为什么多数采用真空蒸发？
（1）可以降低溶液的沸点： 提高蒸发的传热推动力——Δtm=T-t
上一内容 下一内容 回主目录
返回
2019/5/10
概述：蒸发的基本原理 (12)
（2）明确以下概念：对于t(沸点)—p(操作压强)的关系:
①浓度x一定，p↑,t↑;p↓,t↓; ②操作压强p一定，浓度x↑，t ↑(溶质的沸点升高) ③同一压强p,同一浓度x，沸点t的高低决定于物料种类。 ④ 若保持 p↓,t↓,Δtm不变，可以降低加热蒸汽的饱和温度Ts， 进一步可以减少热损失。
溶液物料走管程 以管式为例
沸腾
蒸发是 有相变
加热蒸汽走壳程
被冷凝
蒸发过程的推动力：Δtm=T-t
的传热 过程；
加热蒸汽的饱和蒸汽压 Ps↔饱和温度T
加快蒸发的方法及原理
蒸发是指物质从液态转化为气态的过程。
在日常生活和工业生产中，我们经常需要加快蒸发速度，以达到干燥、浓缩或提纯的目的。
以下是一些加快蒸发的方法及原理：
1. 提高温度：根据物理原理，温度越高，分子的运动速度越快，液态水分子的动能增加，更容易脱离液态表面转化为气态。
因此，提高液体的温度可以加快蒸发速度。
2. 增加表面积：当液体表面积增大时，更多的水分子能够暴露在空气中，从而增加了蒸发的机会。
例如，将液体分散成小液滴、将固体研成粉末或将液体置于多孔材料上，都可以有效地增加表面积，加快蒸发速度。
3. 加快气流速度：气流可以将液体表面的水分子带走，从而减少了液态水分子之间的相互作用，使它们更容易转化为气态。
通过使用风扇、吹风机或通风设备等来增加空气流动，可以加快蒸发速度。
4. 降低气压：在低气压环境下，水分子需要克服的大气压力减小，从而更容易从液态转化为气态。
例如，在真空环境或高海拔地区，由于气压较低，液体的蒸发速度会显著加快。
5. 利用吸湿剂：吸湿剂可以吸收空气中的水分，降低空气的湿度，从而促使液体中的水分子更快地蒸发。
常见的吸湿剂包括硅胶、氯化钙和生石灰等。
需要注意的是，在实际应用中，加快蒸发速度可能会导致一些问题，如能源消耗增加、产品质量下降等。
因此，在选择加快蒸发的方法时，需要综合考虑各种因素，找到最适合的方案。
蒸发器基本原理
蒸发 121 kg 的水
能量消耗 = 1.25 KW/Kg H2O
二次干燥 97.3%
蒸发 3.1 kg 的水
E能ne量rg消y U耗se = 4.2 KW/Kg H2O
为什么蒸发器
Fresh milk: 1000 kg
SPRAY DRYER
是首选的浓缩 设备
– 根据不同需要确定保温时间
为什么设置反压?
• 产品温度很高，超过100 °C • 动态需求, e.g. 产品在管中的流
动 • 确保:
–达到正确的温度 –达到正确的保温时间
• 防止:
–超前闪蒸
P0 , T0
闪蒸
当 高温高压的液体 进入 低温低压 的环境中
Expansion Vessel at P1, T1
Condenser 真空需要通过排除不凝结气 体来保持，方法如下:
Cooling Water
真空系统 - 真空泵 - 引射器
水蒸汽管路
• 将水蒸汽输送至:下一效， 冷凝器及热压缩 重要参数:
• 水蒸汽流速
• 压差，压力下降程度
降膜式蒸发器
Steam
DSI Steam THC
Vapours to Back Pressure Control condenser
- 通过蒸发对海水进行脱盐. - 蒸馏
蒸发管
蒸气 水蒸汽
冷凝水
产品 水蒸汽
在蒸发管内 - 产品薄膜 - 蒸发出的水蒸汽
在蒸发管外 - 蒸气 / 水蒸汽 - 冷凝的蒸气
为什么蒸发器
鲜奶: 1000 kg
干燥塔
是首选的浓缩 设备
(以速溶粉为例)
12.5% 蒸发器
第五章 蒸发
第五章蒸发蒸发是将溶液加热至沸腾状态，使一部分溶剂汽化并除去的操作。
蒸发也是化工、医药、食品等工业牛产过程中常用的单元操作之一。
在食品工业中如奶粉、糖、盐的生产中，先要将物料溶液蒸发浓缩得到高浓度的溶液，再将其结晶析出，得到固体产品，再加以干燥。
蒸发操作也有的是为得到高浓度的溶液，如果汁的浓缩，也是使其一部分水份汽化并除去，以得到浓缩的产品。
在化工生产中，用电解法制得的烧碱(NaOH水溶液）的浓度一般只有10%左右，它也是通过蒸发其中的部分水份，使其达到浓度为42%左右的质量要求的，等等；除此之外，蒸发操作常常用来先将原料液中的溶剂汽化，然后加以冷却以得到固体产品。
例如食糖的生产就属于此类。
如图是一套典型的蒸发操作装置图。
左面的设备是用来进行蒸发操作的主体设备—蒸发器，它的下部分是由若干加热管组成的加热室(1)，加热蒸汽在管间（壳方）被冷凝，它所释放出来的冷凝潜热通过管壁传给被加热的料液，使溶液受热沸腾汽化。
在沸腾汽化过程中，将不可避免地会夹带一部分液体，为此，在蒸发器的上部设置了一个称为分离室的分离空间（2），并在其出口处装有除沫装置，以便将夹带的液体分离开，蒸汽则进入冷凝器（4）内，被冷却水冷凝后从底部排出。
溶液浓缩后，从底部排出。
第一节概述一.蒸发原理将不挥发性的物质的稀溶液加热至沸腾，使部分溶剂气化排走，以提高溶液浓度的单元操作。
二．蒸发的用途1．使溶液增浓制取浓溶液，如电解法制取NaOH，很多化工废料最后的处理。
2．回收固体溶质，制取固体产品，通过将溶液浓缩到饱和状态，再使其冷却结晶分离，如蔗糖、食盐的精制。
3．除去不挥发性的杂质，制取纯净溶剂，如海水淡化。
三．蒸发操作条件1．持续不断的供给热量使溶液保持沸腾2．不停地将气化出来的蒸气排除。
四．蒸汽1．加热蒸气作为热源的蒸气2．二次蒸气溶液中蒸发出来的气化的溶剂五、蒸发操作的分类1．按二次蒸气是否被利用分1）单效蒸发不利用，直接排掉。
2） 多效蒸发 利用，前一效产生的二次蒸气被用作下一效的加热蒸气。
蒸发器的原理
蒸发器的原理
蒸发器是一种常见的热传导装置，用于将液体转化为蒸汽。
它的原理基于液体在受热时分子动能增加，部分分子克服液体表面张力而脱离液体转变为气体。
蒸发器通常由一个加热元件和一个液体容器组成。
加热元件可以是电加热器、蒸汽加热器或其他加热方式。
液体容器通常是一个开放式容器，例如锅或蒸发室。
当加热元件提供热量时，液体开始升温。
当液体的温度达到其饱和温度时，液体表面上的部分分子获得足够的动能，克服液体表面张力并脱离液体。
这些脱离液体的粒子成为蒸汽，从液体表面逸出。
蒸汽的形成和逸出导致液体容器中液面的下降。
如果继续向液体加热，液面将持续下降，直至全部液体转化为蒸汽。
蒸发速率取决于许多因素，如加热强度、液体性质、容器尺寸等。
值得注意的是，蒸发过程是一个冷却过程。
当液体分子从液体表面脱离时，液体会失去一部分分子动能，从而导致液体整体温度降低。
这就是为什么我们感觉到湿身体表面时会感到凉爽的原因。
综上所述，蒸发器的工作原理是通过向液体加热，使液体表面的部分分子脱离液体，形成蒸汽。
蒸发速率取决于加热强度和其他因素。
蒸发器在许多行业中广泛应用，如化工、食品加工和空调等。
低温蒸发原理是什么
低温蒸发原理是什么
低温蒸发是一种物质从液态转化为气态的过程，其原理是在低温条件下，液体
表面的分子具有足够的能量逃离液体表面，形成气体。
这种现象在自然界和工业生产中都有着重要的应用。
首先，我们来了解一下低温蒸发的基本原理。
在液体中，分子不断地以不同速
度运动着，部分分子具有足够的能量能够克服表面张力，从液体表面逃离形成气体。
而在低温条件下，液体分子的平均动能较低，因此只有少数分子能够达到逃逸的能量。
这就是低温蒸发的基本原理。
其次，低温蒸发的过程中受到一些影响因素。
温度是影响低温蒸发的关键因素
之一，温度越低，液体分子的平均动能越小，蒸发速率也就越慢。
此外，液体的表面积、液体的性质以及环境中的气压也会对低温蒸发产生影响。
这些因素的变化都会影响低温蒸发的速率和程度。
低温蒸发在日常生活和工业生产中有着广泛的应用。
在日常生活中，我们常常
可以见到低温蒸发的例子，比如水在较低温度下逐渐蒸发成水蒸气；冰箱中的食物也会在低温下逐渐脱水。
而在工业生产中，低温蒸发被广泛应用于食品加工、化工生产等领域，通过控制温度和压力，可以实现对液体的精确蒸发和浓缩。
总的来说，低温蒸发是一种重要的物质转化过程，其原理是在低温条件下，液
体分子具有足够的能量逃离液体表面形成气体。
在日常生活和工业生产中都有着重要的应用价值。
通过对低温蒸发原理的深入了解，可以更好地掌握这一物质转化过程的规律，为相关领域的研究和应用提供理论支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
蒸发的基本原理前言使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。
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。
蒸发操作中的热源厂采用新鲜的饱和水蒸汽，又称生蒸汽。
从溶液中蒸出的蒸汽称为二次蒸汽，以区别于生蒸汽。
在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。
若将二次蒸汽引到下一效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。
蒸发操作可以在加压、常压或减压下进行，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。
真空蒸发的特点在于：1. 减压下溶液的沸点下降，有利于处理热敏性物料，且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源。
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，溶液的粘度加大，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，使系统的投资费用和操作费用提高。
一般情况下，经浓缩后的液体为产品，二次蒸汽冷凝液则被排除；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，溶剂的汽化速率由传热速率控制，故蒸发属于热量传递过程，但又有别于一般传热过程，因为蒸发过程具有以下特点：1）传热性质传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故属于避免两侧流体均有相变的恒温传热过程。
2）溶液性质有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解和聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐增强。
3）溶液沸点的改变含有不挥发溶质的溶液，其蒸汽压较同温度下溶剂（即纯水）的为低，换言之，在相同压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，故当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。
溶液浓度越高这种现象越显著。
4）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，而且要污染冷凝设备。
5）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。
多效蒸发器就有效的解决了这个问题。
蒸发器主要是由加热室及分离器组成。
按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，可将工业中常用的间接加热蒸发器分为循环型（非膜式）和单程式（膜式）两大类。
1. 循环型（非膜式）蒸发器这类蒸发器的特点时溶液在蒸发器内作连续循环运动，以提高传热效果、缓和溶液结构情况。
由于引起循环运动的原因不同，可分为自然循环和强制循环两种类型。
前者是由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产生了密度差而引起的循环运动：后者是依靠外加动力坡时溶液沿一方向作循环流动。
其包括：（一）中央循环管式（或标准式）蒸发器（二）悬筐式蒸发器（三）外热式蒸发器（四）强制循环蒸发器2. 膜式（单程型）蒸发器非膜式蒸发器的主要缺点是加热室内滞料量大，致使物料在高温下停留时间长，热别不适于处理热敏性物料。
在膜式蒸发器内，溶液只通过加热是一次即可浓缩到需要的浓度，停留时间仅为数秒或十余秒钟。
操作过程中溶液沿加热管壁呈传热效果最佳的膜状流动。
包括：（一）升膜式蒸发器（二）降膜式蒸发器（三）升-降膜蒸发器（四）刮板搅拌薄膜蒸发器。
本公司使用的是降膜式蒸发器，原料液由加热室顶部进入，经管端的液体分布器均匀地流入加热管内，在溶液本身的重力作用下，溶液沿管内壁呈膜状下流，并进行蒸发。
为了使溶液内在管壁上均匀布膜，为了使效率更佳，蒸发器顶部必须设置良好的液体分布器。
蒸发罐及其在纸浆厂的地位浆厂及纸厂的操作有一系列的复杂程序。
所有过程的每一方面都依赖于所有其他方面的正常运行。
为保持费用最低，制浆过程中的许多副产品都要回收再利用。
木块转化为木浆，需要混入NaOH及Na2SO4两种化合物，然后它们和木块放在蒸煮器中蒸煮。
这个过程分解木块中的粘合物质及将木质纤维分离出来。
蒸煮上述混合物产生一种叫“黑液”的稀溶液。
这种黑液大部分由水组成（重量约占80-85%），其余（重量约15-20%）是蒸煮用的无机化学药品和有机木质素的混合物。
黑液里的这种非水部分称作黑液固形物。
通过蒸发掉黑液中的水份，燃烧其中的有机物，并将剩余的无机化学药品转化为它们的原始形式，可以回收重新用来蒸煮的无机化学药品。
用蒸汽作为热源，蒸发罐蒸发掉稀黑液中的水分。
水分蒸发掉后，黑液固形物被浓缩为占剩余溶液的70%（重量）以上，成为重黑液。
这样过后，浓黑液能作为燃料在RB中燃烧，产生蒸汽还原黑液中蒸煮用的化学药品。
把黑液浓缩为浓度80%以上的一个好处是减少排到大气中的TRS等有害物质。
定义●蒸发罐首先需要复习的一个基本概念是蒸发，让我们从水开始谈起。
水分子有两个氢原子（正电荷）和一个氧原子（负电荷）组成。
如图所示，每个分子正负电荷间有大量的空间，这些电荷间强大的引力使水聚在一起。
当液体表面附近的一个微粒获得足够的能量以克服液体表面微粒对它的吸引力而逃逸到气体状态，蒸发就产生了。
换句话说，任何蒸发罐的主要目的是将水份从黑液中蒸发掉。
基本上蒸发罐是这样工作的，把水分蒸发掉。
蒸发出来黑液作RB 燃烧用的燃料。
把黑液作为燃料在RB中燃烧使工厂经济地产生蒸汽和动力，同时燃烧使工厂从黑液中回收有用的化学药品。
而HPD蒸发罐是蒸发和回收过程中的一个关键元素。
●沸点为使水沸腾，加热是必需的。
海拔为零的水在100°C沸腾。
在这个温度，水从液态转化到气态。
然而，当气压上升到13.8 bar(g)时，温度要上升到150°C 水才沸腾。
相应的，房子里的一壶水如果表压-667.7mm Hg柱（即绝压92.30mm Hg）则在50°C时就沸腾。
从所提供的表格中很容易找到温度/气压之间的关系。
即降低压力就降低沸点。
●能量，热量热量是一种能量，其度量单位是卡。
1卡是把1kg水加热上升1°C所需的热量。
这个热量度量单位是个很重要的概念，它帮我们描述热量传递和要达到一个具体温度所需要的能量，比如说这个能量是用来蒸发水还是为你的房子取暖。
为更好的描述一定量的蒸发所需要的热量数量，我们还应该理解饱和，过热及过冷等概念。
●饱和假定在一间房子里有一个容器装有1kg 15°C的水，这时，水的蒸发基本上是不存在的。
为了发生蒸发，水必须加热到100°C或其沸点。
最初所加的热量不产生蒸发只提高水的温度。
这些所加的热量被称作水的敏感热。
敏感热量就是1kg 水加热到沸腾所需的热量。
既然如此，上面所说的房间里的水的敏感热量是85卡。
一旦到达沸点，再加热水的温度也将不上升，其再加的热量将使水沸腾或蒸发。
从沸腾开始蒸发水所加的热量叫做蒸发潜热（Latent Heat Vaporization,abbre. LHV）。
蒸发1kg水所需的能量（LHV）大于把它加热到沸点所需的能量（敏感热）。
既然如此，蒸发1kg水的蒸发潜热（LHV）是538卡。
上面所描述的沸腾过程中所产生的蒸汽存在一个最低温度而使其不致冷疑成水。
这个温度我们叫做饱和温度。
前面所列的温度表列出了不同操作压力下水的饱和温度和沸点。
值得注意的是在零表压下（大气或室压），饱和温度或沸点均是100摄氏度。
这里需重点指出的是，把水从液态变为蒸汽所需的热量（即LTV）在蒸汽冷凝到液态时就被回收了，这就是冷凝器之所以能工作的奥秘。
●过热 (superheating)当水在沸点转化为蒸汽时，这种蒸汽叫饱和蒸汽。
然而，现场蒸汽常比饱和温度要高。
在这种情况下，蒸汽被认为含有过热。
因为前述的蒸汽假设为饱和蒸汽，所以过热蒸汽不能用蒸汽表来描述，过热蒸汽比饱和蒸汽含有更多的热能。
通过加水过热蒸汽可以转化为饱和蒸汽。
这一方法常使用于进入蒸发链中的现场蒸汽。
系统减温装置设立于所有现场蒸汽的入口处。
●过冷（sub cooling）当所有的蒸汽都被冷凝，剩下的不能冷凝气体也被冷凝到饱和温度以下。
这种状态下的蒸汽被称作过冷。
●腾发(flashing)正如我们所讨论的，压力降低时液体的沸点也降低。
若把沸点的液体突然移到另一个压力低的地方，有足够多的热量就会从液体中取走，温度就会下降到它在此压力下新的沸点。
这就是我们所说的腾发。
●沸点上升(Boiling Point Rise BPR)任何压力下水的沸点均在我们前述的蒸汽表中给出了。
然而，当脏物质或可溶物存在时，水分子间就有更大的引力以保持液态。
此时，需要更高的温度提供足够的能量以使水分子逃逸出水表面。
这种升高的液体温度与原饱和蒸汽温度之差叫做沸点上升（BPR）。
随着有形物质或固体浓度的提高，沸点也上升。
在相应的图形上一条典型曲线表明了黑液浓度对BPR的影响。
●经济效率效率是每千克蒸汽所产生的蒸发量。
对液体而言，降低压力就降低沸点。
也就是说，只要后续单元的压力比前续单元的压力低，则前续单元所产生的蒸汽就可用来给后续单元供热。
不断地用前一效罐的二次蒸汽作为热源，供热给后一效罐，真空系统和冷凝器就可使液体沸腾。
如果有多个效罐使用，这种做法就节约了大量的蒸汽用来蒸发。
因为重复使用二次蒸汽，随着效罐的增加，每磅蒸汽我们可以获得越来越多的蒸发。
因而，六效罐系统比三效罐系统有更好的效率，而三效罐系统比二效罐系统有更好的效率。
●溢流●大量的蒸汽冒出液体时，液体可能被带入到下一个效罐，这种情况叫做液体溢流。
溢流不仅造成污染冷凝的问题，而且过多的溢流可能浪费系统中可用的化学物质，提高成本。
溢流隔离器和去雾器用来保持溢流最小，这将在设备分析中详细讨论。
●传导性(Conductivity)传导度是溶液导电能力的度量单位。
纯水的导电度很小，而污水有很好的的传导性。
随着液体浓度的增加其传导度也增加。
正是基于这个原因，传导性可以很好地衡量水或工厂中冷凝水受污染的程度，它也可以作为溢流发生的警报。
●比重(Density)黑液比重有好几种定义。
通常把单位体积下的水在参考温度下（通常15℃或20℃）的具体重量定义为说的比重。
比重用一种装置（液体比重计）来测定，它是用波美度来做单位。
1波美度等于60℉（15℃）时的浓度。
传热我们知道，要使液体沸腾必须给液体传热，描述传热的基本公式是：Q = U ·A·⊿T这个方程决定热量传导的多少和蒸发的发生量，让我们仔细分析这个方程：U ------ 传热系数，表明装置热传导的能力A ------ 传热面积，每一特定的传热装置有固定的传热面积因为所传导的热量Q直接影响蒸发量，所以⊿T是影响蒸发量的重要因素。
当蒸发罐正常运行时，U是管子的特征所决定的（操作者不能改变），传热面积A 也不变。
因此，⊿T是唯一的变量，操作者可通过改变⊿T来影响传热效率。
事实上，整体的有效温差⊿T（蒸汽温度－真空条件下液体的汽化温度－总BPR）是蒸发的动力。