化工原理第六章蒸发设备资料ppt课件.ppt

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1、1、本章学习的知识点、本章学习的知识点 蒸发过程基本原理；溶液沸点升高与杜林规则；液蒸发过程基本原理；溶液沸点升高与杜林规则；液柱静压对溶液沸点的影响；温差损失；单效蒸发计算柱静压对溶液沸点的影响；温差损失；单效蒸发计算（包括水分蒸发量、蒸汽消耗量、有效温度差及传热面（包括水分蒸发量、蒸汽消耗量、有效温度差及传热面积）；多效蒸发操作流程及原理；多效蒸发优化设计概积）；多效蒸发操作流程及原理；多效蒸发优化设计概念；蒸发器的生产能力、生产强度；强化蒸发过程及提念；蒸发器的生产能力、生产强度；强化蒸发过程及提高加热蒸汽经济程度的措施；蒸发器的分类、结构、特高加热蒸汽经济程度的措施；蒸发器的分类、结构

2、、特点及选用。点及选用。2、本章学习的重点、本章学习的重点 溶液沸点升高与杜林规则；单效蒸发原理及计算；溶液沸点升高与杜林规则；单效蒸发原理及计算；提高加蒸汽经济程度的措施；蒸发器的结构及选用。提高加蒸汽经济程度的措施；蒸发器的结构及选用。3、本章学习的难、本章学习的难 点点 单效蒸发计算单效蒸发计算 。 7. 蒸发蒸发一、概念一、概念 蒸发蒸发含有不挥发性溶含有不挥发性溶液在沸腾条件下受热，使部分液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸汽的操作。溶剂汽化为蒸汽的操作。蒸发操作的基本概念：蒸发操作的基本概念：加热蒸汽加热蒸汽(生蒸汽生蒸汽)二次蒸汽二次蒸汽单效蒸发单效蒸发 多效蒸发多效蒸发 常压

3、蒸发常压蒸发加压蒸发加压蒸发减压蒸发减压蒸发7. 蒸发蒸发二、蒸发操作的工程目的二、蒸发操作的工程目的1、 获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。获得浓缩的溶液直接作为化工产品或半成品。2、蒸发、蒸发结晶联合操作以获得固体溶液结晶联合操作以获得固体溶液 3、脱除杂质，制取纯净的溶剂。、脱除杂质，制取纯净的溶剂。三、蒸发操作的特点三、蒸发操作的特点 目的目的：物质的分离：物质的分离 实质实质：热量传递。：热量传递。 特点特点：含有不挥发溶液的沸腾传热。：含有不挥发溶液的沸腾传热。7. 蒸发蒸发1、浓溶液在沸腾汽化过程中常在加热表面上析出溶质而、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

4、形成垢层，使垢层，使K下降下降。(要求：蒸发器的结构应防止或减要求：蒸发器的结构应防止或减少结垢，且加热面易清洗。少结垢，且加热面易清洗。)2、溶液的物性对蒸发器的设计提出特殊要求。比如：、溶液的物性对蒸发器的设计提出特殊要求。比如：7. 蒸发蒸发对热敏性溶质，要求高温下停留时间较短。对热敏性溶质，要求高温下停留时间较短。浓度增加浓度增加粘度大大增大，要求特殊结构。粘度大大增大，要求特殊结构。3、需大量汽化热（如何节能？、需大量汽化热（如何节能？应考虑的重要问题。应考虑的重要问题。）4、对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位、对于水溶液的蒸发，加热蒸汽温位二次蒸汽的温位二次蒸汽的温位ttT0在指定在指

5、定p下，溶质的存在造成溶液沸点高下，溶质的存在造成溶液沸点高7. 蒸发蒸发传热温差传热温差主要原因主要原因t四、经济性及节能措施四、经济性及节能措施1、经济性、经济性 每每1kg加热蒸汽所能蒸发的水量，加热蒸汽所能蒸发的水量，W/D。 蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利蒸发操作的经济性很大程度上取决于二次蒸汽的利用。用。2、节能措施、节能措施(1)多效蒸发多效蒸发(2)额外蒸汽的引出额外蒸汽的引出(3)二次蒸汽的再压缩二次蒸汽的再压缩(4)冷凝水热量利用冷凝水热量利用返回7.2.1 蒸发器蒸发器7.2.2 蒸发器的传热系数蒸发器的传热系数7.2.3 蒸发辅助设备蒸发辅助设备7. 蒸发

6、蒸发返回结构结构：加热室、流动（或循环）通道、汽液分离空间。：加热室、流动（或循环）通道、汽液分离空间。按照溶液在加热室中的按照溶液在加热室中的运动运动的情况，可将蒸发器分为的情况，可将蒸发器分为循循环型环型和和单程型（不循环）单程型（不循环）两类。两类。一、循环型蒸发器一、循环型蒸发器 特点特点：溶液在蒸发器中循环流动，因而可以提高传：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。有分为热效果。由于引起循环运动的原因不同。有分为自然循自然循环型和强制循环型环型和强制循环型两类。两类。 自然循环自然循环：由于溶液受热程度不同产生密度差引起。：由于溶液受热程度不同产生

7、密度差引起。 强制循环强制循环：用泵迫使溶液沿一定方向流动。：用泵迫使溶液沿一定方向流动。7. 蒸发蒸发1、垂直短管式（垂直短管式（又称为中央循环又称为中央循环管式），也称为标准式蒸发器管式），也称为标准式蒸发器(1)结构：外壳、加热室、中央循环结构：外壳、加热室、中央循环管、蒸发室、除沫器管、蒸发室、除沫器(2)特点：特点：7. 蒸发蒸发蒸汽走壳程，溶液走管程，蒸汽走壳程，溶液走管程，d中中d管管，A中中=(40100)%A横总横总细管中单位体积细管中单位体积A大，含汽率高大，含汽率高中央循环管单位体积中央循环管单位体积A小，含汽率低小，含汽率低有组织循环有组织循环中管2、外加热式外加热式特

8、点：特点：(1)加热管长，给热系数增大加热管长，给热系数增大(2)循环管不再受热，密度差大循环管不再受热，密度差大强化循环强化循环7. 蒸发蒸发加热室加热室蒸发室蒸发室3、强制循环蒸发器强制循环蒸发器7. 蒸发蒸发加热室加热室蒸发室蒸发室二、单程蒸发器（适宜热敏性物料）二、单程蒸发器（适宜热敏性物料） 物料一次通过加热面即可完成浓缩物料一次通过加热面即可完成浓缩要求，离开加热管的溶液及时加以冷却。要求，离开加热管的溶液及时加以冷却。1、升膜式升膜式 原理：热的料液自蒸发器底部进入加原理：热的料液自蒸发器底部进入加热管内迅速气化，在蒸气的带动下，溶热管内迅速气化，在蒸气的带动下，溶液沿管壁呈膜状

9、迅速上升，并继续蒸发，液沿管壁呈膜状迅速上升，并继续蒸发，当到达分离室和二次蒸气分离后即可得当到达分离室和二次蒸气分离后即可得到完成液。到完成液。 不适宜粘度不适宜粘度50mPa.s，易结晶，易结晶，结垢料液。结垢料液。7. 蒸发蒸发2、降膜式降膜式 其结构原理与升膜式类似。区别在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，底部得于：料液在蒸发器顶部加入，底部得到完成液；加热管顶部装有液体分布到完成液；加热管顶部装有液体分布器，以使液体成膜；对浓度较高，粘器，以使液体成膜；对浓度较高，粘度较大溶液也适用；结构较复杂。适度较大溶液也适用；结构较复杂。适宜粘度宜粘度50450mPa.s

10、。不易结晶的料液。不易结晶的料液。7. 蒸发蒸发降膜式液体分布降膜式液体分布3、旋转刮板式蒸发器、旋转刮板式蒸发器为高粘度溶液的蒸发而设计为高粘度溶液的蒸发而设计间隙式刮板、转子式刮板间隙式刮板、转子式刮板主要特点：籍外力强制料液膜状流动主要特点：籍外力强制料液膜状流动缺点：结构复杂，制造要求高，缺点：结构复杂，制造要求高，加热面积不大，且需消耗一定动力。加热面积不大，且需消耗一定动力。7. 蒸发蒸发返回一、热阻分析一、热阻分析7. 蒸发蒸发21111iRK1、 很小。需注意定期排放不凝性气体很小。需注意定期排放不凝性气体)1(1022、 可忽略。金属薄壁，可忽略。金属薄壁，可忽略很小大小，,

11、3、Ri取决于取决于管内液体运动状况管内液体运动状况溶液的性质溶液的性质7. 蒸发蒸发Ri降低的措施降低的措施定期清理加热管定期清理加热管u管管增大增大加微量热阻垢剂加微量热阻垢剂结晶物料，加少量晶种，使结晶尽可结晶物料，加少量晶种，使结晶尽可能在溶液主体中析出能在溶液主体中析出4、管内沸腾给热热阻、管内沸腾给热热阻 主要取决于沸腾液体的流动主要取决于沸腾液体的流动情况。情况。i1结论：对于清洁的加热面结论：对于清洁的加热面(Ri很小很小)，K主要受主要受 影响。影响。i二、管内汽液两相流动形式二、管内汽液两相流动形式1、气泡流；、气泡流；2、塞状流；、塞状流；3、翻腾流；、翻腾流；4、环状流

12、；、环状流；5、雾流、雾流7. 蒸发蒸发结论结论：为提高全管长的平均：为提高全管长的平均 ，应尽可能扩大，应尽可能扩大环状流动环状流动的区域。的区域。三、管内沸腾给热三、管内沸腾给热1、预热区：单相对流给热，壁、预热区：单相对流给热，壁溶液，溶液，小小7. 蒸发蒸发2、沸腾区：、沸腾区：L ，气泡多，气泡多气气泡在管中心连成柱状泡在管中心连成柱状气泡快气泡快速流动带动管壁四周的液膜向速流动带动管壁四周的液膜向上流动上流动 达到最大值达到最大值3、湿蒸汽区：、湿蒸汽区：L足够大，液膜足够大，液膜被蒸干，汽流裹挟雾滴流动被蒸干，汽流裹挟雾滴流动返回 蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。

13、蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。一、除沫器一、除沫器 籍液滴运动的惯性撞击金属物或壁面而被捕获集，籍液滴运动的惯性撞击金属物或壁面而被捕获集，尽可能完全分离二次蒸汽夹带许多液沫。尽可能完全分离二次蒸汽夹带许多液沫。 丝网式除沫器丝网式除沫器的分离效果最好。的分离效果最好。 7. 蒸发蒸发除沫器除沫器 丝网式除沫器丝网式除沫器的分离效果最好。的分离效果最好。 7. 蒸发蒸发二、冷凝器二、冷凝器 因为二次蒸汽多为水蒸汽，所因为二次蒸汽多为水蒸汽，所以一般情况下以使用混合式冷凝器以一般情况下以使用混合式冷凝器居多。居多。 7. 蒸发蒸发逆流高位混合逆流高位混合式冷凝器（常式冷凝器（常负压操作）负压操作）大气腿大气腿真空泵：抽不真空泵：抽不凝性气体凝性气体三、疏水器三、疏水器作用作用：防止加热蒸汽和冷凝：防止加热蒸汽和冷凝水一起排出加热室外。水一起排出加热室外。形式形式：(1) 热动力式热动力式(2) 钟形浮子式钟形浮子式(3) 脉冲式脉冲式7. 蒸发蒸发1-冷凝水入口；2-冷凝水出口；3-排出管；4-背压室；5-滤网；6-阀片 7. 蒸发蒸发(1) 热动力式热动力式(2) 钟形浮子式钟形浮子式7. 蒸发蒸发返回(3) 脉冲式脉冲式