单效蒸发计算PPT资料70页

t0，t —— 加料液与完成液的温度，℃； h0，h，hs —— 加料液，完成液和冷凝水的热焓，kJ/kg；
H，Hs—— 二次蒸汽和加热蒸汽的热焓，kJ/kg。 式中热损失Ql可视具体条件来取加热蒸汽放热量（DR） 的某一百分数。
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算 焓值的计算：习惯上取0℃为基准，即0℃时的焓为零，则有
tT T s T 1 5 10 0 500
如果蒸发的是30%的NaOH水溶液，在常压下其沸点是 高于100℃。若其沸点t = 120℃，则有效传热温差，
tT st15 102 300
Δt 比ΔtT所减小的值，称为传热温度差损失，简称温度 差损失，用Δ表示
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
7.2.1 单效蒸发的计算 （1）物料衡算 （2）热量衡算 （3）蒸发器传热面积的计算 （4）浓缩热和溶液的焓浓图 7.2.2 蒸发设备中的温度差损失 （1）溶液的沸点升高和杜林规则 （2）液柱静压头和加热管内摩擦损失对溶液沸点的影响 （3）因蒸汽流动阻力引起的温度差损失 （4）单效蒸发过程的计算
7.2.1 单效蒸发的计算
时
Hshs
② 忽略浓缩热且
Hctr Hs hs R
DF(c tc0t0)WrQl R
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
③ 沸点进料，百度文库0 = t，并忽略热损失和溶液浓度较低时， c = c0 ，则
DW(Hc)t Wr RR
或
DHctr 1
WRR
式中称D/W为单位蒸汽消耗量，用来表示蒸汽利用的经济程 度（或生蒸汽的利用率）。
7.2.1 单效蒸发的计算
（3）蒸发器传热面积的计算
由传热速率方程得
Q A
Ktm
式中
A ——蒸发器传热面积，m2；
Q ——传热量，W；
K——传热系数，W/m2·K；
Δtm——平均传热温差，K。
由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热， Δtm=Ts - t，且蒸发器的热负荷Q = DR，所以有
传热温差损失： t T t ( T 0 T ) ( T 0 t) t T
溶液沸点： tT
有效传热温差：ttT
温度差损失的原因 ： ① 溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂
析出固体产物，即采用蒸发，结晶的联合操作以获得固体溶 质。
③ 除杂质，获得纯净的溶剂。
7.1 概述 （2）蒸发的流程
7.1 概述
（3）加热蒸汽和二次蒸汽 加热蒸汽：用于加热的蒸汽 二次蒸汽：由溶液蒸发出来的蒸汽
（4）分类 ① 按蒸发操作空间的压力可分为：常压，加压，或者减
压（真空）蒸发。 ② 按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。
hs c*Ts
h0c0t00c0t0
hc t0ct
代入前面的两式得：
D ( H s h s ) F ( c c 0 t t 0 ) W ( H c ) Q tl
式中 c0 、c——料液和完成液的比热，kJ/kg·K。
7.2.1 单效蒸发的计算—（2）热量衡算
为了避免使用不同溶液浓度下的比热，可近似认为溶液 的比热容和所含溶质的浓度呈加和关系，即
7.1 概述
（5）蒸发操作的特点
① 沸点升高 ② 溶液的性质往往对蒸发器的结构设计提出特殊的要求。 ③ 溶剂汽化需吸收大量汽化热，因此蒸发操作是大量耗热 的过程，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。 ④ 浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而形 成垢层，使传热过程恶化。
7.2 单效蒸发(single-effect evaporation)
7 蒸发 (Evaporation)
7.1 概述 7.2 单效蒸发计算 7.3 蒸发操作的经济性和操作方式 7.4 蒸发设备
7.1 概述
（1）蒸发操作的目的 （2）蒸发的流程 （3）加热蒸汽和二次蒸汽 （4）分类 （5）蒸发操作的特点
7.1 概述
（1）蒸发操作的目的 ① 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。 ② 脱除溶剂，将溶液增溶至饱和状态，随后加 以冷却，
Q
DR
A

K(Tst) K(Tst)
7.2.1 单效蒸发的计算
（4）浓缩热和溶液的焓浓图 如图7-3为NaOH水溶液以0℃为基准温度的焓浓图。
7.2.2 蒸发设备中的温度差损失
蒸发器中的传热温差： Δtm =（Ts - t） 加热蒸汽的温度： Ts（若为150 ℃ ） 蒸发室的压力为1atm而蒸发的又是水： t = T =100℃ 此时的传热温差最大，用ΔtT表示：
c0c*(1x0)cBx0
cc*(1x)cBx
式中 c * —— 水的比热，kJ/kg ·K ；
c B —— 溶质的比热，kJ/kg ·K 。
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：
DF(hh0)W(Hh)Ql Hshs
① 忽略浓缩热 DF(c tc0t0)W(Hc)tQl
7.2.1 单效蒸发的计算 （2）热量衡算
对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时，
D s H F 0 ( h F W ) h W D H s Q h l （3）
D (H s h s ) F ( h h 0 ) W (H h ) Q l （4）
式中
D —— 加热蒸汽消耗量，kg/s；
F0x(FW)x
W, H, T
二次蒸汽
水分蒸发量：W F(1 x0 )
x
F, x0, t0, h0
加料
（1） D, Ts, Hs
加热蒸汽
完成液的浓度： x

Fx0 F W
（2）
蒸发室
加热 (F - W), x, t,h, c
完成液
D, Ts, hs
式中 x0，x——分别为料液、完成液的质量分数。
对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以 后，通常需要计算以下的这些内容：
① 水分的蒸发量； ② 加热蒸汽消耗量； ③ 蒸发器的传热面积。 要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程、热量衡算 方程和传热速率方程来解决。
7.2.1 单效蒸发的计算
（1）物料衡算
溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单 位时间进入和离开蒸发器的量相等，即