单效蒸发过程分析

编号：SM-ZD-16091 单效蒸发过程分析

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单效蒸发过程分析

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一、单效蒸发的流程

如图13—1所示是一套典型的单效蒸发操作装置流程，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，使溶液沸腾汽化。在沸腾汽化过程中，将不可避免地要夹带一部分液体，为此，在蒸发器的上部设置了一个称为分离室2的分离空间，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，被冷却水冷凝后排出。在加热室管内的溶液中，随着溶剂的汽化，溶液浓度得到提高，浓缩以后的完成液从蒸发器的底部出料口排出。

蒸发操作可以在常压、加压或减压下进行，上述流程是采用减压蒸发操作的。减压蒸发是指在低于大气压的条件下进行的蒸发，具有如下优点：

①在加热蒸汽压强相同的情况下，减压蒸发时溶液的沸

点低，传热温差可以增大，当传热量一定时，蒸发器的传热面积可以相应地减小；

②可以蒸发不耐高温的溶液；

③可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂；

④操作温度低，损失于外界的热量也相应地减小。

但是，减压蒸发也有一定的缺点，这主要是由于溶液沸点降低，黏度增大，导致总的传热系数下降，同时还要有减压装置，需配置如图中

所示的真空泵、缓冲罐、气液分离器等辅助设备，使基建费用和操作费用相应增加。

在单效蒸发过程中，由于所产生的二次蒸汽直接被冷凝而除去，使其携带的能量没有被充分利用，因此能量消耗大，它只在小批量生产或间歇生产的场合下使用。二、单效蒸发的计算

虽然大多数工程采用多效蒸发操作，但多效蒸发计算较为复杂，可将多效蒸发视为若干个单效蒸发的组合。

对于单效蒸发，在给定生产任务确定了操作条件后，则

可用物料衡算和热量衡算来计算溶剂的蒸发量以及加热蒸汽的消耗量。下面以蒸发水溶液为例讨论有关计算的内容。

如图13—2所示在溶剂蒸发时，单位时间内从溶液中蒸发出来的水分量，可以通过物料衡算得出，在稳定连续的蒸发过程中，单位时间进入和离开蒸发器的溶质数量应相等。即

Fxw1＝(F—W)XW2 (13—1)

式中F--单位时间内原料液的耗用量，kg／h；

W一一单位时间内蒸发出的水分量，kg／h；

XW1一一原料液的质量分数；

XW2——完成液的质量分数。

a由式(13—1)可求得水分蒸发量为

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