第 五 章 蒸 發(fā) 第 一 節(jié) 概 述一 、 蒸 發(fā) 過(guò) 程 及 其 特 點(diǎn)1、 定 義 ： 將 含 有 非 揮 發(fā) 性 物 質(zhì) 的 稀 溶 液 加 熱 沸騰 使 部 分 溶 劑 氣 化 并 使 溶 液 得 到 濃 縮 的 過(guò) 程 。2、 目 的 ：（ 1） 濃 縮 溶 液 ；（ 2） 制 取 或 回 收 純 溶 劑 ； 3、 特 點(diǎn)（ 1） 蒸 發(fā) 是 傳 熱 過(guò) 程 ；（ 2） 溶 劑 揮 發(fā) 而 溶 質(zhì) 不 揮 發(fā) ；（ 3） 溶 劑 的 氣 化 會(huì) 消 耗 大 量 的 熱 量 ；（ 4） 蒸 發(fā) 的 溶 液 種 類 不 同 時(shí) ， 所 需 設(shè) 備 和 操 作 方 式 有 區(qū) 別 ；二 、 蒸 發(fā) 過(guò) 程 的 分 類1、 按 加 熱 方 式 ： 直 接 加 熱 和 間 接 加 熱 ； 2、 按 操 作 壓 強(qiáng) ： 常 壓 蒸 發(fā) 、 加 壓 蒸 發(fā) 和 減 壓 蒸 發(fā)3、 按 蒸 發(fā) 的 效 數(shù) ： 單 效 蒸 發(fā) 和 多 效 蒸 發(fā) ；單 效 蒸 發(fā) ： 二 次 蒸 汽 沒(méi) 有 被 利 用 的 蒸 發(fā) ；多 效 蒸 發(fā) ： 有 多 個(gè) 蒸 發(fā) 器 ， 二 次 蒸 汽 作 為 下 一 臺(tái) 蒸 發(fā) 器 的 加 熱 蒸 汽 被 再 次 利 用 ；效 數(shù) ： 蒸 發(fā) 器 串 聯(lián) 的 個(gè) 數(shù) 。4、 按 操 作 方 式 ： 間 歇 蒸 發(fā) 和 連 續(xù) 蒸 發(fā) 。 第 二 節(jié) 單 效 蒸 發(fā) 過(guò) 程一 、 單 效 蒸 發(fā) 流 程 2、 單 效 蒸 發(fā) 過(guò) 程 的 計(jì) 算（ 1） 水 分 蒸 發(fā) 量 的 計(jì) 算對(duì) 溶 質(zhì) 進(jìn) 行 物 料 衡 算 ， 得 ：則 完 成 液 的 濃 度 為 ： 10 wWFFw 蒸 發(fā) 室加 熱 室W,hF,w0D,h0 F-W,w 1,h1 D,hc 101 wwFW WFFww 01 例 題 ： 見(jiàn) P188。（ 2） 加 熱 蒸 汽 消 耗 量 的 計(jì) 算 對(duì) 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 熱 量 衡 算 ， 得 ：加 熱 蒸 汽 用 量 為 ： lcS QhWFWhDhFhDh 10 蒸 發(fā) 室加 熱 室W,T,hF,w0,t0,h0D,T,hs D,T,hc F-WQLw1,t1,h1 cs Lhh QFhhWFWhD 01 注 ： 溶 液 的 焓 由 實(shí) 驗(yàn) 測(cè) 定 ， 值 隨 濃 度 和 溫 度 而 變 化 。當(dāng) 溶 液 的 濃 縮 熱 不 大 時(shí) ， 可 用 平 均 比 熱 容 近 似 計(jì) 算 ：000 tch 111 tch 000 1 wcwcc Bw 111 1 wcwcc BW 0 00 w wcccc WWB WFFwcWFFwcc BW 001 1 WWcFccWF 01 又 因 為 ：所 以 ： rhh cs 1 rhh r QWrttFc hh QttFctchW hh QtFctWcFcWh hh QtFctcWFWhD lcs lW cs lw cs l 010 0101 0010 0011 意 義 ：加 熱 蒸 汽 放 出 的 熱 量 用 于 ：（ 1） 預(yù) 熱 原 料 液 ；（ 2） 氣 化 水 份 ；（ 3） 補(bǔ) 償 蒸 發(fā) 器 的 熱 損 失 ；令 單 位 蒸 汽 消 耗 量 ， kg蒸 汽 /kg水 ；是 蒸 發(fā) 器 的 一 項(xiàng) 重 要 的 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 指 標(biāo) 。WDe 當(dāng) 溶 液 在 沸 點(diǎn) 下 進(jìn) 入 蒸 發(fā) 器 時(shí) ，且 忽 略 熱 損 失 的 情 況 下 ，注 ： 由 于 溶 液 的 熱 效 應(yīng) 和 熱 損 失 的 存 在 ， 使 得 e大 于 1.1。 例 題 ： P190。 0lQ 10 tt 1 rrWDe (3)加 熱 室 傳 熱 面 積 的 計(jì) 算 有 效 溫 度 差DrQ mtKQA iiii ddddRRK 0000 11 1 （ 4） 蒸 發(fā) 器 的 有 效 溫 度 差A(yù)、 蒸 發(fā) 裝 置 的 最 大 可 能 溫 度 差B、 溫 差 損 失 （ 沸 點(diǎn) 升 高 ） 杜 林 規(guī) 則 : cs ttt m ax cB tt mKtt wB Bsm ttt 的 計(jì) 算 考 慮 1-1.5 。 例 題 ： P193。2glppm Ktt tt ww BB ppm tt 三 、 蒸 發(fā) 器 的 生 產(chǎn) 能 力 和 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度1、 生 產(chǎn) 能 力 ： 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 蒸 發(fā) 的 溶 劑 （ 水 ） 量 ， kg/s 。2、 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度 ： 單 位 傳 熱 面 積 上 單 位 時(shí) 間 內(nèi) 蒸 發(fā) 的 溶 劑 （ 水 ） 量 ， kg/m2.s。 AWU 第 三 節(jié) 多 效 蒸 發(fā) 過(guò) 程目 的 ： 再 次 利 用 二 次 蒸 汽 ， 節(jié) 約 能 量 ， 提 高 蒸 發(fā) 器 的 經(jīng) 濟(jì) 性 。一 、 多 效 蒸 發(fā) 的 操 作 流 程 1、 并 流 法 2、 逆 流 法 3、 平 流 法 特 點(diǎn) ：1、 溶 液 在 效 間 的 輸 送 不 需 要 泵 ；2、 有 自 蒸 發(fā) 現(xiàn) 象 ；3、 完 成 液 在 末 效 排 出 ， 熱 量 消 耗 低 ；4、 各 效 由 于 溫 度 漸 升 而 導(dǎo) 致 傳 熱 系 數(shù) 下 降 ， 生 產(chǎn) 能 力 降 低 或 傳 熱 面 積 增 加 。 特 點(diǎn) ：1、 溶 液 在 效 間 的 輸 送 需 要 泵 ；2、 無(wú) 自 蒸 發(fā) 現(xiàn) 象 ， 產(chǎn) 生 的 二 次 蒸 汽 量 少 ；3、 完 成 液 在 第 一 效 排 出 ， 溫 度 較 高 ， 損 失 的 熱 量 多 ， 且 不 利 于 熱 敏 性 材 料 的 蒸 發(fā) ；4、 傳 熱 系 數(shù) 均 勻 ， 保 持 在 較 高 的 水 平 。 特 點(diǎn) ： 溶 液 不 在 效 間 流 動(dòng) ， 有 利 于 有 結(jié) 晶 析出 的 情 況 或 得 到 不 同 濃 度 的 料 液 。4、 錯(cuò) 流 加 料 流 程 部 分 產(chǎn) 流 部 分 逆 流 。 二 、 多 效 蒸 發(fā) 的 最 佳 效 數(shù)蒸 發(fā) 過(guò) 程 的 單 位 蒸 汽 消 耗 量最 佳 效 數(shù) :根 據(jù) 設(shè) 備 費(fèi) 和 操 作 費(fèi) 之 和 為 最 小 來(lái) 確 定 。三 、 多 效 蒸 發(fā) 的 計(jì) 算 （ 略 ）效 數(shù) n 單 效 雙 效 三 效 四 效 五 效理 想 值 1 0.5 0.33 0.25 0.2實(shí) 際 平均 值 1.1 0.57 0.4 0.3 0.27 第 四 節(jié) 蒸 發(fā) 裝 置 及 其 選 型一 、 蒸 發(fā) 器 循 環(huán) 型蒸 發(fā) 器 非 循 環(huán) 型 （ 單 程 型 ）1、 循 環(huán) 型（ 1） 中 央 循 環(huán) 管 式 蒸 發(fā) 器優(yōu) 點(diǎn) ： 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 操 作 可 靠 ， 投 資 少 ；缺 點(diǎn) ： 循 環(huán) 速 度 低 ， 傳 熱 系 數(shù) 低 ， 清 洗 難 度 大 。 （ 2） 懸 筐 式 蒸 發(fā) 器優(yōu) 點(diǎn) ： 循 環(huán) 速 度 加 快 ，清 洗 、 檢 修 方 便 ， 傳熱 系 數(shù) 高 ， 熱 損 失 小 ；缺 點(diǎn) ： 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 設(shè) 備費(fèi) 用 高 。 （ 3） 外 熱 式 特 點(diǎn) ：優(yōu) 點(diǎn) ： 便 于 清 洗 和 更 換 ， 降 低 蒸 發(fā) 器 的 總 高 度 ， 循 環(huán) 速 度 快 ， 傳 熱 系 數(shù) 大 ；缺 點(diǎn) ： 單 位 面 積 金 屬 耗 量 大 ， 熱 損 失 大 ； （ 4） 列 文 式優(yōu) 點(diǎn) ： 循 環(huán) 速 度 加 快 ， 加熱 管 內(nèi) 不 易 結(jié) 垢 ， 增 加了 傳 熱 推 動(dòng) 力 ；缺 點(diǎn) ： 設(shè) 備 龐 大 ， 溫 差 損失 大 ；適 用 范 圍 ： 適 于 處 理 易 結(jié)晶 、 結(jié) 垢 及 粘 度 大 的 溶液 。 （ 5） 強(qiáng) 制 循 環(huán) 型 特 點(diǎn) ： 循 環(huán) 速 度 大 且 可 以 調(diào) 節(jié) ， 但 動(dòng) 力 消 耗 大 ；適 用 范 圍 ： 適 于 處 理 高 黏 度 、 易 結(jié) 垢 或 有 結(jié) 晶 析 出 的 溶 液 。2、 非 循 環(huán) 型 蒸 發(fā) 器共 同 點(diǎn) ： 傳 熱 效 果 好 ， 加 熱 時(shí) 間 短 ， 適 于 熱 敏 性 材 料 的 蒸 發(fā) 。（ 1） 升 膜 式 傳 熱 及 蒸 發(fā) 速 度 快 ， 適 用 于 處 理 大 量 稀 溶 液或 易 起 泡 的 蒸 發(fā) 。 （ 2） 降 膜 式特 點(diǎn) ： 有 利于 液 膜 的維 持 和 高粘 度 液 體的 蒸 發(fā) 。 （ 3） 刮 板 式 蒸 發(fā) 器二 、 蒸 發(fā) 器 的 選 用膜 式 ： 適 用 于 熱 敏 性 材 料 ；刮 板 型 ： 適 用 于 高 粘 度 溶 液 ；循 環(huán) 型 ： 常 用 液 體 的 蒸 發(fā) ； 具 體 性 能 比 較 ： 見(jiàn) P200。 三 、 蒸 發(fā) 裝 置 的 附 屬 設(shè) 備1、 除 沫 器（ 1） 作 用 ： 氣液 分 離 ， 防止 有 用 產(chǎn) 品的 損 失 。（ 2） 型 式 ： 2、 冷 凝 器（ 1） 作 用 ： 使 二 次 蒸 汽 冷 凝 。（ 2） 型 式 ： 混 合 式 （ 凝 液 需 回 收 ） 、 間 壁 式 （ 凝液 不 需 要 回 收 ）