第七章-蒸发PPT课件
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➢细管中单位体积受热面积大，含汽率高。
中央循环管单位受热面积小，含汽率低
➢因含汽率不同，致使流体密度 管 中
形成热虹吸。
第七章-蒸发 图7-2
9
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7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
（二）外加热式 如图7-3所示 ①结构：1.加热室 2.蒸发室 3.循环管
②特点：
➢适用于含少量固体物和轻度结垢倾向溶液。 ➢管下部干点易累积沉积物，必须采用适当的
➢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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图7-3
10
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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
成垢层，尤其是
，其溶液度随温度升高而下降，更易在加
热面上结垢。因此，蒸发器结构的设计应设法延缓垢层的形成并
易于清理。
5
7.1 概述
编辑版ppt
第七章-蒸发
7 .1.2 蒸发操作的特点
（2）溶液的物性对蒸发器的设计和操作有重要影响。 例如：
①对热敏性溶质，要求高温下在蒸发器内停留时 间尽量缩短，以免物料变质。
7 .1.2 蒸发操作的特点
蒸发操作的目的是物质分离，但其过程实质是热量传递而不是 物质传递，溶剂汽化的速率取决于传热速率，因此蒸发操作应属于 传热过程，但具有不同于一般传热过程的特殊性。
（1）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。
例如，水溶剂溶有某些盐类，如
，
溶液在加热表面汽化使盐类浓度局部过饱和，在加热面上析出形
如图7-1所示，加热蒸汽作加
热剂使溶液受热沸腾，在蒸发器
内因各处密度差异循环流动，浓
缩到规定浓度后排出蒸发器外。
汽化的蒸汽常夹带较多的雾沫和
液滴，因此蒸发器内需备足够的
分离空间，往往还装有除沫器以
除去液沫。蒸发出的二次蒸汽进
行再次利用回收热能或在冷凝器
中加以冷凝。
4
7.1 概述
编辑版ppt
第七章-蒸发
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化工原理
--- 第七章 蒸发
1
目录
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7 蒸发 (Evaporation)
7.1 概述 7.2 蒸发设备 7.3 单效蒸发计算 7.4 蒸发操作的经济性和多效蒸发
2
编辑版ppt
7.1 概述
7 .1.1 蒸发操作的目的和方法
第七章-蒸发
定义：含不挥发性溶质（如盐类）的溶液在沸腾条件下受热， 使部分溶剂汽化为蒸汽的操作称为蒸发。
分组成。按照溶液在加热室中的运动的情况，将蒸发器分为循环型
和单程型（不循环）两类。
7.2.1.1循环型蒸发器(circulation evaporator)
特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。由于 引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产生 密度差引起。
②蒸发时溶液的发泡性使汽液两相分离更为困难。
③浓度增加粘度大大增大，使器内液体流动和 传热条件恶化，要求特殊结构。
6
7.1 概述
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第七章-蒸发
7 .1.2 蒸发操作的特点
（3）溶液汽化需要大量吸热，蒸发操作是大量耗热的过程，因 此，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。
对于水溶液的蒸发：加热蒸汽温位>二次蒸汽的温位。
第七章-蒸发
②特点：
➢采用泵进行强制循环，可用于蒸发黏 稠溶液 ，循环速度可达1.8～5 m/s。 ➢液体闪蒸，汽化与加热面分离，减少 结垢。 ➢不依赖热虹吸循环，按溶液物性独立 设定传热温差。
图7-4
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7.2 蒸发设备
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第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
7.2.1.2 单程型蒸发器(once-through evaporator)
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
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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。
特点：物料单程通过加热面即可完成浓缩要求，受热时间缩短， 离开加热管的溶液及时加以冷却，对热敏性物料特别适宜。
可分为：
➢升膜式蒸发器
➢降膜式蒸发器
➢旋转刮板式蒸发器
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7.2 蒸发设备
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第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
图7-5
（一）升膜式蒸发器 图7-5所示
①原理：料液由加热管底部进入，被上升的 蒸汽拉成环状薄膜，与蒸汽一起沿壁向上流 动，由管口高速冲出，经气液分离后排出蒸 发器。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向流 动。
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7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
（一）垂直短管式（又称为中央循环管 式），如图7-2所示 ①结构：外壳、加热室、中央循环管、 蒸发室、除沫器。 ②特点：
➢蒸汽走壳程，溶液走管程，d中>d管，A 中=(40~100)%A横总（指其余加热管总横截面积）
Tt0t
主要原因
传热温差 t 在指定外压下，溶质的存在造成溶液沸点高
由此可知：蒸发操作是高温位的蒸汽向低温位转化，较低温 度的二次蒸汽再利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。
7
7.2 蒸发设备
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第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
蒸发器均由加热室、流动（或循环）通道、气液分离空间三部
（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，将溶液增浓至饱和状态，随后加以冷却，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 脱除杂质，制取纯净的溶剂。
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7.1 概述
（2）蒸发操作的流程
图7-1 蒸发装置示意图
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第七章-蒸发
中央循环管单位受热面积小，含汽率低
➢因含汽率不同，致使流体密度 管 中
形成热虹吸。
第七章-蒸发 图7-2
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7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
（二）外加热式 如图7-3所示 ①结构：1.加热室 2.蒸发室 3.循环管
②特点：
➢适用于含少量固体物和轻度结垢倾向溶液。 ➢管下部干点易累积沉积物，必须采用适当的
➢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。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图7-3
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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
成垢层，尤其是
，其溶液度随温度升高而下降，更易在加
热面上结垢。因此，蒸发器结构的设计应设法延缓垢层的形成并
易于清理。
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7.1 概述
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第七章-蒸发
7 .1.2 蒸发操作的特点
（2）溶液的物性对蒸发器的设计和操作有重要影响。 例如：
①对热敏性溶质，要求高温下在蒸发器内停留时 间尽量缩短，以免物料变质。
7 .1.2 蒸发操作的特点
蒸发操作的目的是物质分离，但其过程实质是热量传递而不是 物质传递，溶剂汽化的速率取决于传热速率，因此蒸发操作应属于 传热过程，但具有不同于一般传热过程的特殊性。
（1）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。
例如，水溶剂溶有某些盐类，如
，
溶液在加热表面汽化使盐类浓度局部过饱和，在加热面上析出形
如图7-1所示，加热蒸汽作加
热剂使溶液受热沸腾，在蒸发器
内因各处密度差异循环流动，浓
缩到规定浓度后排出蒸发器外。
汽化的蒸汽常夹带较多的雾沫和
液滴，因此蒸发器内需备足够的
分离空间，往往还装有除沫器以
除去液沫。蒸发出的二次蒸汽进
行再次利用回收热能或在冷凝器
中加以冷凝。
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7.1 概述
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第七章-蒸发
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化工原理
--- 第七章 蒸发
1
目录
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7 蒸发 (Evaporation)
7.1 概述 7.2 蒸发设备 7.3 单效蒸发计算 7.4 蒸发操作的经济性和多效蒸发
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编辑版ppt
7.1 概述
7 .1.1 蒸发操作的目的和方法
第七章-蒸发
定义：含不挥发性溶质（如盐类）的溶液在沸腾条件下受热， 使部分溶剂汽化为蒸汽的操作称为蒸发。
分组成。按照溶液在加热室中的运动的情况，将蒸发器分为循环型
和单程型（不循环）两类。
7.2.1.1循环型蒸发器(circulation evaporator)
特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传热效果。由于 引起循环运动的原因不同，又分为自然循环型和强制循环型两类。
自然循环(natural circulation) ：由于溶液受热程度不同产生 密度差引起。
②蒸发时溶液的发泡性使汽液两相分离更为困难。
③浓度增加粘度大大增大，使器内液体流动和 传热条件恶化，要求特殊结构。
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7.1 概述
编辑版ppt
第七章-蒸发
7 .1.2 蒸发操作的特点
（3）溶液汽化需要大量吸热，蒸发操作是大量耗热的过程，因 此，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。
对于水溶液的蒸发：加热蒸汽温位>二次蒸汽的温位。
第七章-蒸发
②特点：
➢采用泵进行强制循环，可用于蒸发黏 稠溶液 ，循环速度可达1.8～5 m/s。 ➢液体闪蒸，汽化与加热面分离，减少 结垢。 ➢不依赖热虹吸循环，按溶液物性独立 设定传热温差。
图7-4
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7.2 蒸发设备
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第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
7.2.1.2 单程型蒸发器(once-through evaporator)
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
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7.2 蒸发设备
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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。
特点：物料单程通过加热面即可完成浓缩要求，受热时间缩短， 离开加热管的溶液及时加以冷却，对热敏性物料特别适宜。
可分为：
➢升膜式蒸发器
➢降膜式蒸发器
➢旋转刮板式蒸发器
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7.2 蒸发设备
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第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
图7-5
（一）升膜式蒸发器 图7-5所示
①原理：料液由加热管底部进入，被上升的 蒸汽拉成环状薄膜，与蒸汽一起沿壁向上流 动，由管口高速冲出，经气液分离后排出蒸 发器。
强制循环(forced circulation) ：用泵迫使溶液沿一定方向流 动。
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7.2 蒸发设备
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
（一）垂直短管式（又称为中央循环管 式），如图7-2所示 ①结构：外壳、加热室、中央循环管、 蒸发室、除沫器。 ②特点：
➢蒸汽走壳程，溶液走管程，d中>d管，A 中=(40~100)%A横总（指其余加热管总横截面积）
Tt0t
主要原因
传热温差 t 在指定外压下，溶质的存在造成溶液沸点高
由此可知：蒸发操作是高温位的蒸汽向低温位转化，较低温 度的二次蒸汽再利用在很大程度上决定了蒸发操作的经济性。
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7.2 蒸发设备
编辑版ppt
第七章-蒸发
7 .2.1 各种蒸发器(evaporator)
蒸发器均由加热室、流动（或循环）通道、气液分离空间三部
（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，将溶液增浓至饱和状态，随后加以冷却，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 脱除杂质，制取纯净的溶剂。
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7.1 概述
（2）蒸发操作的流程
图7-1 蒸发装置示意图
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第七章-蒸发