化工原理 上册 天津大学柴诚敬 49－50学时.ppt

第六章 蒸发6.3 单效蒸发的计算6.3.1 物料衡算与热量衡算6.3.2 蒸发器的传热面积6.3.3 蒸发器的生产强度1生产能力一蒸发器的生产能力单位时间内蒸发的水分量，其单位为kg/h。2二蒸发器的生产强度（蒸发强度）生产强度 单位时间内单位传热面积上蒸发的水分量，用U表示，其单位为kg/（m2h）。提高蒸发强度的基本途径是提高总传热系数和传热平均温度差。3第六章 蒸发6.3 单效蒸发的计算6.3.1 物料衡算与热量衡算6.3.2 蒸发器的传热面积6.3.3 蒸发器的生产强度6.3.4 蒸发过程的节能措施4加热蒸汽的经济性1kg加热蒸汽所能蒸发的水分量 实际蒸发装置中，由于热损失、浓缩热的存在，其经济性必然小于1。一加热蒸气的经济性5二蒸发过程的节能措施为了提高加热蒸汽的经济性，可采用的措施：1多效蒸发2额外蒸汽的采出3热泵蒸发4冷凝水热量的利用6图6-17 蒸汽热泵蒸发流程二蒸发过程的节能措施7第六章 蒸发6.4 多效蒸发6.4.1 多效蒸发的流程8一、并流91利用各效间压差自动进料，可省去输液泵。2前效温度高于后效，进料呈过热状态，产生自蒸发，各效间可不设预热器。3辅助设备少，装置紧凑，温差损失少。4操作简便，工艺稳定。优点一、并流10缺点后效温度低，组成高，料液黏度增大，降低了传热系数。一、并流11二、逆流12二、逆流1随着料液组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜力。2完成液排出温度较高，可利用显热在减压下闪蒸增浓，提高完成液组成。优点13二、逆流缺点1辅助设备多，动力消耗大2不适于处理热敏性溶液3操作复杂，工艺不易稳定 14三、错流15三、错流1兼有并、逆流优点。2供料方式可调整。优点缺点操作复杂，需有完善的自动仪表控制系统来保证实现稳定操作 16四、平流17第六章 蒸发6.4 多效蒸发6.4.1 多效蒸发的流程6.4.2 多效蒸发的计算（自学）18第六章 蒸发6.4 多效蒸发6.4.1 多效蒸发的流程6.4.2 多效蒸发的计算6.4.3 多效蒸发与单效蒸发的比较19一加热蒸汽的经济性 多效蒸发中通过二次蒸汽的再利用而提高加热蒸汽的经济性。理想情况下，单效蒸发n效蒸发 实际蒸发操作中，存在热损失，各种温度差损失、浓缩热及不同压力下汽化热的差别等因素。表6-6中列出多效蒸发时单位蒸汽用量的理论值与实际值。20二蒸发强度假设：单效蒸发与多效蒸发的生产任务和操作条件（包括加热蒸汽压力、冷凝器的操作压力）均相同，且假设各效蒸发器的传热面积及传热系数也与单效蒸发器的相等，则多效蒸发器的生产强度为 多效蒸发中，加热蒸汽经济性的提高是以降低蒸发强度为代价换得的。21三溶液的温度差损失图6-19单效、二效和三效蒸发装置中的温度差损失 22第六章 蒸发6.4 多效蒸发6.4.1 多效蒸发的流程6.4.2 多效蒸发的计算6.4.3 多效蒸发与单效蒸发的比较6.4.4 多效蒸发的适宜效数23多效蒸发的适宜效数多效蒸发受如下因素制约，使其效数受到一定限制：随着效数增加，温度差损失加大。随着效数的增加，加热蒸汽的经济性提高的幅度降低，在逆流加料蒸发中，动力消耗却加大。随着效数增加，蒸发强度下降，设备投资费用增大。为了使蒸发操作有效进行，各效蒸发器中有效温度差不得小于57。24第六章 蒸发6.5 生物溶液的增浓6.5.1 生物溶液的蒸发25一生物溶液的特性生物溶液具有如下工艺特性：（1）热敏性，溶液中的溶质易粘连到传热壁面上，造成局部过热，甚至焦化。（2）在蒸发过程中，有些物料中细菌增长很快，而且附着在设备壁面上，因此，要求设备应便于清洗。（3）溶液的沸点升高小，常可忽略。26二.蒸发设备和操作条件的选择降低操作温度，宜采用真空蒸发缩短受热时间，设备必须提供很高的传热速率27第六章 蒸发6.5 生物溶液的增浓6.5.1 生物溶液的蒸发6.5.2 冷冻浓缩28一冷冻浓缩原理和工业方法 冷冻浓缩实质是通过降温使稀溶液中的溶剂（通常为水）以晶体析出，从而提高溶质浓度的操作过程。冷冻浓缩291.冷冻浓缩原理 图6-20 冷冻浓缩原理图示一冷冻浓缩原理和工业方法30冷冻浓缩过程结晶分离部分水分从水溶液中结晶析出冰晶与浓缩液加以分离层状冻结悬浮冻结 一冷冻浓缩原理和工业方法晶层依次沉积在先前由同一溶液所形成的晶层上，是一种单向的冻结冻结是在受搅拌的冰晶悬浮液中进行的31二冷冻浓缩装置冷冻浓缩结晶装置 直接冷却式真空冻结器间接冷却式冻结器 冷冻浓缩的分离装置 压榨机 过滤式离心机 洗涤塔 压榨机和洗涤塔的组合 32练 习 题 目思考题作业题:4、51.并流加料的多效蒸发装置中，一般各效的总传热系数逐渐减小，但蒸发量却逐效增加，试分析原因。2.蒸发操作中，如何提高加热蒸汽的经济性？3.如何确定多效蒸发的最佳效数？4.提高蒸发器生产强度的途径是什么？33v蒸发设备学 习 指 导本章重点掌握的内容蒸发器的基本结构蒸发器的操作特性蒸发器的适用场合34v单效蒸发的计算溶液沸点升高物料衡算热量衡算传热面积计算提高加热蒸汽经济性蒸发器生产能力和生产强度学 习 指 导35v多效蒸发 多效蒸发的各种流程多效蒸发的效数的限制 v生物溶液的增浓 冷冻浓缩的概念 学 习 指 导36