化工单元操作蒸发
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B、温差损失（沸点升高）
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※Δ’ 杜林规则:
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化工单元操作蒸发
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K
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※ Δ’’的计算 ※ Δ’’’
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p
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2
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考虑1-1.5℃。
例题：P193。
化工单元操作蒸发
三、蒸发器的生产能力和生产强度
第五章 蒸 发
化工单元操作蒸发
第一节 概述
一、蒸发过程及其特点 1、定义：将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸
腾使部分溶剂气化并使溶液得到浓缩的过程。 2、目的： （1）浓缩溶液； （2）制取或回收纯溶剂；
化工单元操作蒸发
3、特点
（1）蒸发是传热过程； （2）溶剂挥发而溶质不挥发； （3）溶剂的气化会消耗大量的热量； （4）蒸发的溶液种类不同时，所需设备和操作方
1、生产能力：单位时间内蒸发的溶剂（水）量， kg/s 。
2、生产强度：单位传热面积上单位时间内蒸发的溶剂 （水）量，kg/m2.s。
U W A
化工单元操作蒸发
第三节 多效蒸发过程
目的：再次利用二次蒸汽，节约能量，提高蒸发器 的经济性。
一、多效蒸发的操作流程 1、并流法 2、逆流法 3、平流法
化工单元操作蒸发
多，且不利于热敏性材料的蒸发； 4、传热系数均匀，保持在较高的水平。
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
特点：
溶液不在效间流动，有利于有结晶析 出的情况或得到不同浓度的料液。
4、错流加料流程
部分产流部分逆流。
化工单元操作蒸发
二、多效蒸发的最佳效数
效数n
蒸发过程的单位蒸汽消耗量
单效 双效 三效 四效
F-W,w1,h1
例题：见P188。
W,T’,h’
（2）加热蒸汽消耗量的计算 对系统进行热量衡算，
F,w0,t0,h0
蒸发室
得：
D,T,hs
D S F 0 h D c h W ' h F W h 1 Q l 加热室
加热蒸汽用量为：
DW' hFW h1F0h Q L
hshc
D,T,hc
QL
F-W w1,t1,h1
化工单元操作蒸发
注：溶液的焓由实验测定，值随浓度和温度而变化。
当溶液的浓缩热不大时，可用平均比热容近似计算：
h0 c0t0
h1 c1t1
c 0 c w 1 w 0 c B w 0 c 1 c W 1 w 1 c B w 1
cB
c0
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化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
（2）悬筐式蒸发器 优点：循环速度加快，
清洗、检修方便，传 热系数高，热损失小； 缺点：结构复杂，设备 费用高。
化工单元操作蒸发
（3）外热式
化工单元操作蒸发
特点：
优点：便于清洗和更换，降低蒸发器的总高 度，循环速度快，传热系数大；
缺点：单位面积金属耗量大，热损失大；
Fc 0 t1 t 0 Wr ' Q l
r
化工单元操作蒸发
意义：
加热蒸汽放出的热量用于： （1）预热原料液； （2）气化水份； （3）补偿蒸发器的热损失；
令
e
D W单位蒸汽消耗量，kg蒸汽/kg水；
是蒸发器的一项重要的技术经济指标。
化工单元操作蒸发
当溶液在沸点下进入蒸发器时， t0 t1
式有区别；
二、蒸发过程的分类
1、按加热方式：直接加热和间接加热；
化工单元操作蒸发
2、按操作压强：常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发 3、按蒸发的效数：单效蒸发和多效蒸发； 单效蒸发：二次蒸汽没有被利用的蒸发； 多效蒸发：有多个蒸发器，二次蒸汽作为下一台蒸
发器的加热蒸汽被再次利用； 效数：蒸发器串联的个数。 4、按操作方式：间歇蒸发和连续蒸发。
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化工单元操作蒸发
又因为：hs hc r h' h1 r'
所以： D Wh ' F W c 1t1 Fc 0 t 0 Q l
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hs hc
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化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
第二节 单效蒸发过程
一、单效蒸发流程
化工单元操作蒸发
2、单效蒸发过程的计算
（1）水分蒸发量的计算
对溶质进行物料衡算，得：
F,w0
F0w F W w 1 D,h0
W
F1
w0 w1
则完成液的浓度为：
w1
Fw0 F W
化工单元操作蒸发
W,h’ 蒸发室
加热室 D,hc
2、非循环型蒸发器
共同点：传热效果好，加热时间短，适于热敏性材 料的蒸发。
（1）升膜式 传热及蒸发速度快，适用于处理大量稀溶液
或易起泡的蒸发。
化工单元操作蒸发
特点：
1、溶液在效间的输送不需要泵； 2、有自蒸发现象； 3、完成液在末效排出，热量消耗低； 4、各效由于温度渐升而导致传热系数下
降，生产能力降低或传热面积增加。
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
特点：
1、溶液在效间的输送需要泵； 2、无自蒸发现象，产生的二次蒸汽量少； 3、完成液在第一效排出，温度较高，损失的热量
且忽略热损失的情况下， Ql 0
e D r' 1 Wr
注：由于溶液的热效应和热损失的存在，使得e大 于1.1。 例题：P190。
化工单元操作蒸发
(3)加热室传热面积的计算
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Q Dr
K
1
1
0
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1
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有效温度差
化工单元操作蒸发
（4）蒸发器的有效温度差
A、蒸发装置的最大可能温度差
化工单元操作蒸发
（4）列文式
优点：循环速度加快，加 热管内不易结垢，增加 了传热推动力；
缺点：设备庞大，温差损 失大；
适用范围：适于处理易结 晶、结垢及粘度大的溶 液。
化工单元操作蒸发
（5）强制循环型
化工单元操作蒸发
特点：循环速度大且可以调节，但动力消耗大；
适用范围：适于处理高黏度、易结垢或有结晶析出 的溶液。
五效
理想值 1
实际平 1.1 均值
0.5 0.57
0.33 0.4
0.25 0.3
0.2 0.27
最佳效数:根据设备费和操作费之和为最小来确定。
三、多效蒸发的计算（略）
化工单元操作蒸发
第四节 蒸发装置及其选型
一、蒸发器
循环型 蒸发器
非循环型（单程型） 1、循环型 （1）中央循环管式蒸发器 优点：结构简单，操作可靠，投资少； 缺点：循环速度低，传热系数低，清洗难度大。
B、温差损失（沸点升高）
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※Δ’ 杜林规则:
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化工单元操作蒸发
t
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K
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※ Δ’’的计算 ※ Δ’’’
pm
p
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考虑1-1.5℃。
例题：P193。
化工单元操作蒸发
三、蒸发器的生产能力和生产强度
第五章 蒸 发
化工单元操作蒸发
第一节 概述
一、蒸发过程及其特点 1、定义：将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸
腾使部分溶剂气化并使溶液得到浓缩的过程。 2、目的： （1）浓缩溶液； （2）制取或回收纯溶剂；
化工单元操作蒸发
3、特点
（1）蒸发是传热过程； （2）溶剂挥发而溶质不挥发； （3）溶剂的气化会消耗大量的热量； （4）蒸发的溶液种类不同时，所需设备和操作方
1、生产能力：单位时间内蒸发的溶剂（水）量， kg/s 。
2、生产强度：单位传热面积上单位时间内蒸发的溶剂 （水）量，kg/m2.s。
U W A
化工单元操作蒸发
第三节 多效蒸发过程
目的：再次利用二次蒸汽，节约能量，提高蒸发器 的经济性。
一、多效蒸发的操作流程 1、并流法 2、逆流法 3、平流法
化工单元操作蒸发
多，且不利于热敏性材料的蒸发； 4、传热系数均匀，保持在较高的水平。
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
特点：
溶液不在效间流动，有利于有结晶析 出的情况或得到不同浓度的料液。
4、错流加料流程
部分产流部分逆流。
化工单元操作蒸发
二、多效蒸发的最佳效数
效数n
蒸发过程的单位蒸汽消耗量
单效 双效 三效 四效
F-W,w1,h1
例题：见P188。
W,T’,h’
（2）加热蒸汽消耗量的计算 对系统进行热量衡算，
F,w0,t0,h0
蒸发室
得：
D,T,hs
D S F 0 h D c h W ' h F W h 1 Q l 加热室
加热蒸汽用量为：
DW' hFW h1F0h Q L
hshc
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化工单元操作蒸发
注：溶液的焓由实验测定，值随浓度和温度而变化。
当溶液的浓缩热不大时，可用平均比热容近似计算：
h0 c0t0
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化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
（2）悬筐式蒸发器 优点：循环速度加快，
清洗、检修方便，传 热系数高，热损失小； 缺点：结构复杂，设备 费用高。
化工单元操作蒸发
（3）外热式
化工单元操作蒸发
特点：
优点：便于清洗和更换，降低蒸发器的总高 度，循环速度快，传热系数大；
缺点：单位面积金属耗量大，热损失大；
Fc 0 t1 t 0 Wr ' Q l
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化工单元操作蒸发
意义：
加热蒸汽放出的热量用于： （1）预热原料液； （2）气化水份； （3）补偿蒸发器的热损失；
令
e
D W单位蒸汽消耗量，kg蒸汽/kg水；
是蒸发器的一项重要的技术经济指标。
化工单元操作蒸发
当溶液在沸点下进入蒸发器时， t0 t1
式有区别；
二、蒸发过程的分类
1、按加热方式：直接加热和间接加热；
化工单元操作蒸发
2、按操作压强：常压蒸发、加压蒸发和减压蒸发 3、按蒸发的效数：单效蒸发和多效蒸发； 单效蒸发：二次蒸汽没有被利用的蒸发； 多效蒸发：有多个蒸发器，二次蒸汽作为下一台蒸
发器的加热蒸汽被再次利用； 效数：蒸发器串联的个数。 4、按操作方式：间歇蒸发和连续蒸发。
F W c 1 F 0 c W Wc
化工单元操作蒸发
又因为：hs hc r h' h1 r'
所以： D Wh ' F W c 1t1 Fc 0 t 0 Q l
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Wh ' Fc 0 Wc w t1 Fc 0 t 0 Q l
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W h ' c W t1 Fc 0 t1 t 0 Q l hs hc
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
第二节 单效蒸发过程
一、单效蒸发流程
化工单元操作蒸发
2、单效蒸发过程的计算
（1）水分蒸发量的计算
对溶质进行物料衡算，得：
F,w0
F0w F W w 1 D,h0
W
F1
w0 w1
则完成液的浓度为：
w1
Fw0 F W
化工单元操作蒸发
W,h’ 蒸发室
加热室 D,hc
2、非循环型蒸发器
共同点：传热效果好，加热时间短，适于热敏性材 料的蒸发。
（1）升膜式 传热及蒸发速度快，适用于处理大量稀溶液
或易起泡的蒸发。
化工单元操作蒸发
特点：
1、溶液在效间的输送不需要泵； 2、有自蒸发现象； 3、完成液在末效排出，热量消耗低； 4、各效由于温度渐升而导致传热系数下
降，生产能力降低或传热面积增加。
化工单元操作蒸发
化工单元操作蒸发
特点：
1、溶液在效间的输送需要泵； 2、无自蒸发现象，产生的二次蒸汽量少； 3、完成液在第一效排出，温度较高，损失的热量
且忽略热损失的情况下， Ql 0
e D r' 1 Wr
注：由于溶液的热效应和热损失的存在，使得e大 于1.1。 例题：P190。
化工单元操作蒸发
(3)加热室传热面积的计算
A Q Ktm
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K
1
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有效温度差
化工单元操作蒸发
（4）蒸发器的有效温度差
A、蒸发装置的最大可能温度差
化工单元操作蒸发
（4）列文式
优点：循环速度加快，加 热管内不易结垢，增加 了传热推动力；
缺点：设备庞大，温差损 失大；
适用范围：适于处理易结 晶、结垢及粘度大的溶 液。
化工单元操作蒸发
（5）强制循环型
化工单元操作蒸发
特点：循环速度大且可以调节，但动力消耗大；
适用范围：适于处理高黏度、易结垢或有结晶析出 的溶液。
五效
理想值 1
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0.5 0.57
0.33 0.4
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最佳效数:根据设备费和操作费之和为最小来确定。
三、多效蒸发的计算（略）
化工单元操作蒸发
第四节 蒸发装置及其选型
一、蒸发器
循环型 蒸发器
非循环型（单程型） 1、循环型 （1）中央循环管式蒸发器 优点：结构简单，操作可靠，投资少； 缺点：循环速度低，传热系数低，清洗难度大。