第11讲 蒸发及设备分析
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时的加热蒸汽消耗量及单位蒸汽消耗量。
解：（1）蒸发量 由（I）式知
q m,W
qm,F 1
0 1
20001
0.1 0.3
1333kg
h
1
（2）加热蒸汽消耗量 由（IIa）式知
qm,D
qm,W
'
qm,F
CF (t1 1
t0 ) QL
由附录查得压力为 39.3和196kPa 时的饱和蒸汽的汽化潜热为 2320 和 2204 kJ kg 1 ，原料液温度为
式中， qm,D ——加热蒸汽流率， kg s1 ；
H ， H ' ——分别是加热蒸汽和二次蒸汽的焓， J kg 1 ；
CF ， CW ——-分别是原料液和水的比热， J kg 1 K 1 ；
t0 、t1 ——分别是原料温度和溶液的沸点，K ； T1 ——冷凝液的饱和温度，K ； QL ——蒸发器的热
损失，J s 1 ； ∵ H CwT1 , H 'CwT1 '
∴ qm,D qm,W ' qm,F CF (t1 t0 ) QL
qm, D
qm,W
'
qm,F
CF (t1
t0 ) QL
……… (IIa) , ' ——为加热蒸汽与二次蒸汽汽化潜热，
这里推出蒸发器的能量衡算方程，式（Ⅱ）。可以用式（Ⅱa） 计算加热蒸汽的质量流量。
【例 5-1】在单效蒸发中，每小时将 2000kg 的某种水溶液从10% 连续浓缩到 30% ，蒸发操作的平
均 压 力 为 39.3k P a， 相 应 的 溶 液 的 沸 点 为 800C 。 加 热 蒸 汽 绝 压 为 196kPa . 原 料 液 的 比 热 为
3.77kJ kg 1 K 1 。蒸发器的热损失为12000W 。试求：（1）蒸发量。（2）原料液温度分别为 30 0C、80 0C
海边晒盐场
由海水蒸发得到食盐，也是蒸发过程。天津汉沽是全国最大 的晒盐场。
什么叫蒸发？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。熬中药时，如果不是三碗水煎成一碗水，则三碗水中的药物浓度不高，药效就不够。如图所示。
在化工生产中，NaOH 溶液增浓、稀糖液的浓缩、由海水蒸发并冷凝制备淡水等都是采用蒸发操作来 实现的。蒸发的方式有自然蒸发和沸腾蒸发。自然蒸发是溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的 晒制。沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时汽化，在溶液各个部分都同时发生汽化现象。因此，沸腾蒸 发的速率远超过自然蒸发速率。
单位蒸汽消耗量为： qm,D 1420 1.1。 由计算知，原料液温度愈高，蒸发1kg 水所消耗蒸汽量愈少 qm,W 1333
在这个例题中，学会了计算水份蒸发量和加热蒸汽消耗量。同时发现，原料液 温度越高，单位蒸汽消耗量越小。
蒸发器的传热面积可依传热基本方程式求得，即
A Q Ktm
……………… (III)
蒸发可按蒸发器内的压力分为常压、加压和减压蒸发。减压蒸发又称为真空蒸发。按二次蒸汽利用 的情况分为单效蒸发和多效蒸发。
将溶液加热，使其中的部份水份（或溶剂）气化并不断去除，以提高溶液中的溶质 浓度的过程叫蒸发操作。蒸发按压力分类，分为常压、加压和减压蒸发。按二次蒸 汽是否利用，分为单效蒸发和多效蒸发。
1333 2320 2000 3.77 80 30 12000 3600
300C 时蒸汽消耗量为： qm,D
2204
1000
1590kg h 1
单位蒸汽消耗量为： qm,D 1590 1.2 。 qm,W 1333
原料液温度为 80℃时的蒸汽消耗量： qm,D 1420kg h1
煎中药
中草药是中华文明之宝。中药治病有治本的作用。抓中药时，医生会 嘱咐，三碗水熬成一碗水。煎中药也是有效成份溶解与蒸发的过程。
奶豆腐制作
内蒙古草原有大量的鲜牛奶，牛奶的保鲜是大问题。目前鲜奶、奶酪、奶片、奶 粉是牛奶的各种制品。奶酪是介于鲜奶与奶片的奶制品。奶酪的形态象豆腐，所 以草原牧民叫“奶豆腐”。牛奶不断蒸除水份，可以煮制成奶豆腐。
x0 x1
完成液的浓度：
x1
qm,F x0 qm,F qm,W
……… (Ia) ……………… (Ib)
式中， qm,F ——溶液的进料量, kg h 1 ；
qm,W ——水份蒸发量, kg h 1 ；
x0 ——原料液中溶质的浓度，质量分率； x1 ——完成液中溶质的浓度，质量分率
蒸发过程也有质量衡算和能量衡算。在单位时间里，从溶液中蒸发的水份量， 可通过蒸发器的物料衡算方程来解决，式（Ia）是计算水份蒸发量，式（Ib） 是计算最终完成液的浓度。
式中， A ——蒸发器的传热面积， m2 ； K ——蒸发器的传热系数， W m2 K1 ；
Tm ——传热的平均温度差， K ； Q ——蒸发器的热负荷或传热速率， W 。
式 (III) 中的热负荷依热量衡算求取，显然 Q qm,D 。其中传热系数 K 亦可按蒸汽冷凝和液体沸
腾对流传热求出间壁两侧的对流传热系数，及按经验估计的垢层热阻进行计算。对于蒸发器的传热温度
蒸发器的物料衡算。在蒸发操作中，单位时间内从溶液蒸发 出来的水量，可通过物料衡算确定。现对图所示的单效蒸发 器作溶质的物料衡算。在稳定连续操作中，单位时间进入和 离开蒸发器的溶质数量应相等，即
qm,F x0 qm,F qm,W x1
……… (I )
由此可求得水份蒸发量为：
qm,W
qm,F 1
蒸发器的热量衡算。对图的虚线范围作热量衡算得：
qm,D H qm,F CF t0 qm,W H ' qm,W CF qm,W CW t1 qm,D CwT1
qm,D H CwT1 qm,W H ' Cwt1 qm,F CF t1 t0 QL … (II)
第11讲 蒸发及设备
来自百度文库
公园
在日常生活中，有许多蒸发的例子，比如广东人煲猪骨汤、煎中药是蒸 发的例子。内蒙古牧民的“奶豆腐”制作，海水晒制食盐也是蒸发。
煲猪骨汤
煲猪骨汤包含有两个过程，一个是猪骨中的营养成份溶解的过程，可以看作是反应过 程。一个是蒸发过程，汤越熬越浓，味道越鲜美。广东人煲的“老火靓汤”，就是溶 解与蒸发的过程。
解：（1）蒸发量 由（I）式知
q m,W
qm,F 1
0 1
20001
0.1 0.3
1333kg
h
1
（2）加热蒸汽消耗量 由（IIa）式知
qm,D
qm,W
'
qm,F
CF (t1 1
t0 ) QL
由附录查得压力为 39.3和196kPa 时的饱和蒸汽的汽化潜热为 2320 和 2204 kJ kg 1 ，原料液温度为
式中， qm,D ——加热蒸汽流率， kg s1 ；
H ， H ' ——分别是加热蒸汽和二次蒸汽的焓， J kg 1 ；
CF ， CW ——-分别是原料液和水的比热， J kg 1 K 1 ；
t0 、t1 ——分别是原料温度和溶液的沸点，K ； T1 ——冷凝液的饱和温度，K ； QL ——蒸发器的热
损失，J s 1 ； ∵ H CwT1 , H 'CwT1 '
∴ qm,D qm,W ' qm,F CF (t1 t0 ) QL
qm, D
qm,W
'
qm,F
CF (t1
t0 ) QL
……… (IIa) , ' ——为加热蒸汽与二次蒸汽汽化潜热，
这里推出蒸发器的能量衡算方程，式（Ⅱ）。可以用式（Ⅱa） 计算加热蒸汽的质量流量。
【例 5-1】在单效蒸发中，每小时将 2000kg 的某种水溶液从10% 连续浓缩到 30% ，蒸发操作的平
均 压 力 为 39.3k P a， 相 应 的 溶 液 的 沸 点 为 800C 。 加 热 蒸 汽 绝 压 为 196kPa . 原 料 液 的 比 热 为
3.77kJ kg 1 K 1 。蒸发器的热损失为12000W 。试求：（1）蒸发量。（2）原料液温度分别为 30 0C、80 0C
海边晒盐场
由海水蒸发得到食盐，也是蒸发过程。天津汉沽是全国最大 的晒盐场。
什么叫蒸发？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。熬中药时，如果不是三碗水煎成一碗水，则三碗水中的药物浓度不高，药效就不够。如图所示。
在化工生产中，NaOH 溶液增浓、稀糖液的浓缩、由海水蒸发并冷凝制备淡水等都是采用蒸发操作来 实现的。蒸发的方式有自然蒸发和沸腾蒸发。自然蒸发是溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的 晒制。沸腾蒸发是使溶液中的溶剂在沸点时汽化，在溶液各个部分都同时发生汽化现象。因此，沸腾蒸 发的速率远超过自然蒸发速率。
单位蒸汽消耗量为： qm,D 1420 1.1。 由计算知，原料液温度愈高，蒸发1kg 水所消耗蒸汽量愈少 qm,W 1333
在这个例题中，学会了计算水份蒸发量和加热蒸汽消耗量。同时发现，原料液 温度越高，单位蒸汽消耗量越小。
蒸发器的传热面积可依传热基本方程式求得，即
A Q Ktm
……………… (III)
蒸发可按蒸发器内的压力分为常压、加压和减压蒸发。减压蒸发又称为真空蒸发。按二次蒸汽利用 的情况分为单效蒸发和多效蒸发。
将溶液加热，使其中的部份水份（或溶剂）气化并不断去除，以提高溶液中的溶质 浓度的过程叫蒸发操作。蒸发按压力分类，分为常压、加压和减压蒸发。按二次蒸 汽是否利用，分为单效蒸发和多效蒸发。
1333 2320 2000 3.77 80 30 12000 3600
300C 时蒸汽消耗量为： qm,D
2204
1000
1590kg h 1
单位蒸汽消耗量为： qm,D 1590 1.2 。 qm,W 1333
原料液温度为 80℃时的蒸汽消耗量： qm,D 1420kg h1
煎中药
中草药是中华文明之宝。中药治病有治本的作用。抓中药时，医生会 嘱咐，三碗水熬成一碗水。煎中药也是有效成份溶解与蒸发的过程。
奶豆腐制作
内蒙古草原有大量的鲜牛奶，牛奶的保鲜是大问题。目前鲜奶、奶酪、奶片、奶 粉是牛奶的各种制品。奶酪是介于鲜奶与奶片的奶制品。奶酪的形态象豆腐，所 以草原牧民叫“奶豆腐”。牛奶不断蒸除水份，可以煮制成奶豆腐。
x0 x1
完成液的浓度：
x1
qm,F x0 qm,F qm,W
……… (Ia) ……………… (Ib)
式中， qm,F ——溶液的进料量, kg h 1 ；
qm,W ——水份蒸发量, kg h 1 ；
x0 ——原料液中溶质的浓度，质量分率； x1 ——完成液中溶质的浓度，质量分率
蒸发过程也有质量衡算和能量衡算。在单位时间里，从溶液中蒸发的水份量， 可通过蒸发器的物料衡算方程来解决，式（Ia）是计算水份蒸发量，式（Ib） 是计算最终完成液的浓度。
式中， A ——蒸发器的传热面积， m2 ； K ——蒸发器的传热系数， W m2 K1 ；
Tm ——传热的平均温度差， K ； Q ——蒸发器的热负荷或传热速率， W 。
式 (III) 中的热负荷依热量衡算求取，显然 Q qm,D 。其中传热系数 K 亦可按蒸汽冷凝和液体沸
腾对流传热求出间壁两侧的对流传热系数，及按经验估计的垢层热阻进行计算。对于蒸发器的传热温度
蒸发器的物料衡算。在蒸发操作中，单位时间内从溶液蒸发 出来的水量，可通过物料衡算确定。现对图所示的单效蒸发 器作溶质的物料衡算。在稳定连续操作中，单位时间进入和 离开蒸发器的溶质数量应相等，即
qm,F x0 qm,F qm,W x1
……… (I )
由此可求得水份蒸发量为：
qm,W
qm,F 1
蒸发器的热量衡算。对图的虚线范围作热量衡算得：
qm,D H qm,F CF t0 qm,W H ' qm,W CF qm,W CW t1 qm,D CwT1
qm,D H CwT1 qm,W H ' Cwt1 qm,F CF t1 t0 QL … (II)
第11讲 蒸发及设备
来自百度文库
公园
在日常生活中，有许多蒸发的例子，比如广东人煲猪骨汤、煎中药是蒸 发的例子。内蒙古牧民的“奶豆腐”制作，海水晒制食盐也是蒸发。
煲猪骨汤
煲猪骨汤包含有两个过程，一个是猪骨中的营养成份溶解的过程，可以看作是反应过 程。一个是蒸发过程，汤越熬越浓，味道越鲜美。广东人煲的“老火靓汤”，就是溶 解与蒸发的过程。