（中职）化工原理+(第三版)(上册)第五章蒸发ppt教学课件工信版

第五章 蒸发 第一节 概述 一、基本概念 （1）蒸发概念 将溶液加热，使其中部分溶剂汽化并不断除去，以提高溶液中溶质浓度的操作。 （2）蒸发的方式 ① 自然蒸发 溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，溶剂的汽化仅发生在溶液表面，蒸发速率慢。 ② 沸腾蒸发 溶液中的溶剂在沸点下汽化，溶液的各个部分几乎都同时发生汽化，蒸发速率快。工业上大多采用沸腾蒸发。 （3）蒸发操作的必要条件 ① 不断供热使溶剂汽化； ② 汽化后的溶剂要及时地移除。 二、蒸发在工业生产中的应用 （1）浓缩稀溶液，制取产品或半成品 （2）制取纯净的溶剂作为产品 （3）同时制取浓缩液和回收溶剂 三、蒸发操作的特点 蒸发是间壁两侧均发生相变化的传热过程，蒸发速率取决于传热速率，工程上常把它归类为传热过程，但和一般传热过程相比有以下特点。 ① 蒸发的物料是溶有不挥发性溶质的溶液，在进行蒸发设备的计算时，必须考虑溶液沸点的升高。 ② 被蒸发的溶液本身常具有某些特性，在选择蒸发方法和设备时，必须考虑物料的特性，如热敏性、腐蚀性、结垢、结晶或产生泡沫等。 ③ 蒸发时需要大量的加热蒸汽，节能问题比一般传热过程更为突出。 四、蒸发操作的分类 1.按操作压强分 （1）常压蒸发 蒸发在常压下进行，可用敞口设备，二次蒸汽直接排到大气中。 （2）减压蒸发 也叫真空蒸发，操作压强低于外界大气压，在密闭的设备内进行。二次蒸汽在冷凝器中冷凝，并用真空泵抽取其中的不凝性气体，以造成设备的真空。 减压蒸发的优点是： ①降低了溶液的沸点，在加热蒸汽温度一定时，蒸发器的传热温度差增大，可减少蒸发器的传热面积； ②由于溶液沸点降低，可以利用低压蒸汽或废热蒸汽作为加热蒸汽，以充分利用能源； ③溶液沸点低，可防止热敏性物料变性或分解，适用于一些热敏性物料的蒸发； ④由于操作温度低，可减少设备的热损失。 减压蒸发的缺点： 由于温度降低，溶液的黏度增大，使蒸发器的传热系数减小，同时，减压蒸发时，造成真空需要增加设备和动力。 （3）加压蒸发 操作压强高于外界大气压，在密闭的设备内进行。在加压下进行操作，提高了二次蒸汽的温度，就有可能利用二次蒸汽作为其他设备（如预热器）的加热剂，以提高热能的利用率。同时，溶液的沸点升高，使溶液的流动性能曾强，有利于提高传热效果。 2.按二次蒸汽的利用情况分 （1）单效蒸发 溶液在蒸发器内蒸发时，所产生的二次蒸汽不再利用或被利用于蒸发器以外的操作，称为单放蒸发。 （2）多效蒸发 将二次蒸汽引至另一压强较低的蒸发器的加热室，作为加热蒸汽来使用，以提高加热蒸汽的利用率，这种将多个蒸发器串联，使二次蒸汽在蒸发过程中，得到再利用的蒸发操作称为多效蒸发。 3.按操作方式分 （1）间歇蒸发 它又可分为一次进料、一次出料和连续进料、一次出料两种形式。间歇蒸发的特点是蒸发过程中，溶液的浓度和沸点随时间改变，所以是不稳定操作，适合于小规模、多品种的场合。 （2）连续蒸发 连续进料，完成液连续排出，蒸发为稳定操作，适合于大规模的生产过程。 第二节 单效蒸发 一、单效蒸发流程 图5-1为单效真空蒸发的基本流程。其中蒸发器为主体设备，由加热室和蒸发室构成。 二、单效蒸发的计算 单效蒸发是在一个蒸发器内进行蒸发操作，对于单效蒸发，在给定生产任务和确定了操作条件后，则可应用物料衡算、热量衡算和传热基本方程式，计算蒸发操作中水分蒸发量、加热蒸汽消耗量和蒸发器的传热面积。 1．水分蒸发量的计算 对图5-2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 Ｆw0=(Ｆ－Ｗ)w1 由物料衡算式可得水分蒸发量为 （5-1） 完成液的浓度 （5-2） 完成液量 （5-3） 2．加热蒸汽消耗量的计算 对图5-2所示的单效蒸发器作热量衡算。当加热蒸汽为饱和蒸汽，冷凝液在饱和温度下排出时，单位时间内加热蒸汽放出的热量为 Q =Dr （5-4） 加热蒸汽放出的热量主要用于以下三个方面： （1）将原料液由进料温度t0升温到沸点t沸，所需的热量为Q1 Q1=Fc(t沸-t0)