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1、第第4章章 蒸发蒸发 (Evaporation)4.1 概述概述4.2 单效蒸发与真空蒸发单效蒸发与真空蒸发4.3 多效蒸发多效蒸发4.4 蒸发设备蒸发设备4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望化工原理化工原理14. 蒸发蒸发1、掌握内容、掌握内容 单效蒸发过程与计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗单效蒸发过程与计算，如蒸发水量、加热蒸汽消耗量及传热面积计算；有并行温差及各种温度差损失的来量及传热面积计算；有并行温差及各种温度差损失的来由及计算。蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。由及计算。蒸发器的生产能力和生产强度及其影响因素。2、熟悉内容、熟悉内容 真空蒸发的特点及其应
2、用；多效蒸发的流程及其计真空蒸发的特点及其应用；多效蒸发的流程及其计算要点；蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；算要点；蒸发操作效数限制及蒸发过程的节能措施；蒸发过程的强化。蒸发过程的强化。3、了解的内容、了解的内容 蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；各种蒸蒸发操作的特点及其在工业生产中的应用；各种蒸发器的结构特点、性能及应用范围；蒸发器的选型原则。发器的结构特点、性能及应用范围；蒸发器的选型原则。 24.1 概述概述（1）蒸发操作及其在工业中的）蒸发操作及其在工业中的应用应用蒸发蒸发含有不挥发性溶液在含有不挥发性溶液在沸腾条件下受热，使部分溶剂汽沸腾条件下受热，使部分溶剂汽化为蒸汽的操
3、作。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 、常压蒸、常压蒸发、加压蒸发、减压蒸发发、加压蒸发、减压蒸发34.1 概述概述蒸发操作的工程目的蒸发操作的工程目的 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。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 脱除杂质，制取纯净的溶剂。脱除杂质，制取纯净的溶剂。（2）蒸发操作的特点）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
4、传热。：含有不挥发溶液的沸腾传热。44.1 概述概述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。)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：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。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
5、要问题。）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5在指定在指定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4.1 概述概述传热温差传热温差主要原因主要原因经济性及节能措施经济性及节能措施经济性经济性 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。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6（3） 蒸发操作的分类蒸发
6、操作的分类多多效效蒸蒸发发：若若将将二二次次蒸蒸气气通通到到另另一一压压力力较较低低的的蒸蒸发发器器作作为为加加热热蒸蒸气气，则则可可提提高高加加热热蒸蒸气气（生生蒸蒸气气）的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。的利用率，这种串联蒸发操作称为多效蒸发。按二次蒸气的利用情况分：按二次蒸气的利用情况分：单效蒸发和多效单效蒸发和多效蒸发蒸发单单效效蒸蒸发发：将将二二次次蒸蒸气气不不在在利利用用而而直直接接送送到到冷冷凝凝器冷凝以除去的蒸发操作。器冷凝以除去的蒸发操作。4.1 概述概述7按操作室压力分：按操作室压力分：常压、加压、减压（真空）常压、加压、减压（真空）蒸发蒸发常常压压蒸蒸发发：设设备备
7、简简单单，操操作作方方便便，可可采采用用敞敞口口设设备备，二二次次蒸蒸汽汽可可直直接接排排放放在在大大气气中中，但但会会造造成成大大气污染，适用于临时性或小批量的生产。气污染，适用于临时性或小批量的生产。加加压压蒸蒸发发：可可提提高高二二次次蒸蒸汽汽的的温温度度，有有利利于于二二次次蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。蒸汽的利用，但要求加热蒸汽的压力较高。 4.1 概述概述8优点：优点： 传热温度差传热温度差tm ；可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽可利用低压蒸汽或废汽作为加热蒸汽 ；可防止热敏性物料变质或分解可防止热敏性物料变质或分解 ；沸点温度低，减少热损失。沸点温度低，减少热损失。缺点：
8、缺点：真空装置，需消耗动力和增加设备真空装置，需消耗动力和增加设备减压蒸发减压蒸发：沸点低沸点低适用于处理热敏性物料。适用于处理热敏性物料。4.1 概述概述9按操作过程是否连续分按操作过程是否连续分:间歇蒸发，连续蒸发间歇蒸发，连续蒸发 间歇蒸发间歇蒸发 :一次加料一次加料最终最终X1出料或连续加料出料或连续加料 维维持液面，持液面，X1一次出料。一次出料。 溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳溶液浓度和沸点随时间改变，为不稳定操作，适于小规模，多品种的场合。定操作，适于小规模，多品种的场合。连续蒸发连续蒸发:稳定操作，适于大规模的生产过程。稳定操作，适于大规模的生产过程。4.1 概述概述104.
9、2 单效蒸发与真空蒸发单效蒸发与真空蒸发4.2.1 单效蒸发流程单效蒸发流程4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算4.2.3 蒸发器的生产能力与生产强度蒸发器的生产能力与生产强度114.2.1 单效蒸发流程单效蒸发流程124.2.1 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算内容单效蒸发设计计算内容确定水的蒸发量确定水的蒸发量物料衡算物料衡算加热蒸汽消耗量加热蒸汽消耗量热量衡算热量衡算蒸发器所需传热面积传热速率方程蒸发器所需传热面积传热速率方程1、蒸发水量的计算、蒸发水量的计算 因溶质蒸发过程不挥发，且蒸发过程是个定态过程，因溶质蒸发过程不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入
10、和离开蒸发器的量相等，即单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即134.2.1 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加热蒸汽加热蒸汽D, Ts, H二次蒸汽二次蒸汽W, T/,H/加加热热室室蒸发室蒸发室水分蒸发量：水分蒸发量： 完成液的浓度：完成液的浓度： 完成液完成液(F-W), x1, t1, cp0 , h0冷凝液冷凝液 D, Ts, hc144.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算2、加热蒸汽消耗量的计算、加热蒸汽消耗量的计算或或15若原料由预热器加热至沸点后进料，则若原料由预热器加热至沸点后进料，则D/W称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的
11、称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用率，也称蒸汽的经济性。利用率，也称蒸汽的经济性。If 不计热损失，则不计热损失，则单效蒸发的能耗很大，单效蒸发的能耗很大，是很不经济的。是很不经济的。4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算163、传热面积的计算、传热面积的计算 其中其中4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算（1）传热平均温度差）传热平均温度差17当加热蒸汽压强一定时，当加热蒸汽压强一定时，T=const，而，而t1=?温差温差损失损失溶液沸溶液沸点升量点升量液柱液柱静压静压头头4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算管道阻力，管道阻力，取取118温度差损失的原因温度差损失
12、的原因 ： 溶液沸点的升高溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂(水水)在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂剂(水水)高；高； 蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。，都导致溶液沸点的进一步上升。溶液沸点升高溶液沸点升高4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算19常压下溶液沸点升高常压下溶液沸点升高 不同浓度的溶液在大气压下的沸点可通过实不同浓度的溶液在大气压下的沸点可通过实验测定。比如验测定。比如Na
13、OH水溶液的沸点。水溶液的沸点。4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算20 在文献和手册中，可在文献和手册中，可查得常压查得常压1(atm)下某些溶下某些溶液在不同浓度时的沸点数液在不同浓度时的沸点数据，但是，在蒸发操作中，据，但是，在蒸发操作中，蒸发室的压力往往不是高蒸发室的压力往往不是高于就是低于常压，计算非于就是低于常压，计算非常压强溶液的沸点的方法常压强溶液的沸点的方法很多，最常见的方法是按很多，最常见的方法是按杜林规则计算。杜林规则计算。4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算21杜林杜林(Dubring)发现：在相当宽的压强范围内，溶发现：在相当宽的压强范围内，溶液的沸点
14、与同压强下溶剂的沸点成线性关系。或液的沸点与同压强下溶剂的沸点成线性关系。或者说溶液在两种压力下的沸点之差者说溶液在两种压力下的沸点之差( )与溶与溶剂在相应的压力下沸点之差剂在相应的压力下沸点之差( )的比值为一的比值为一常数。即：常数。即：4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算22杜林杜林(Dubring)法则如右图法则如右图(1)在浓度不太高的范围内，在浓度不太高的范围内，可以认为可以认为溶液的沸点升高溶液的沸点升高与压强无关与压强无关，可取决，可取决大气大气压的数值压的数值。(2)在高溶液范围内，只要在高溶液范围内，只要已知两个压强溶液的沸点，已知两个压强溶液的沸点，则其它的压强
15、下溶液的沸则其它的压强下溶液的沸点可按水的沸点作线性点可按水的沸点作线性内内插插(外插外插)。4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算23液柱静压关液柱静压关蒸发操作须维持一定液位长加热管蒸发操作须维持一定液位长加热管液柱重量和溶液沿管内流动阻力损失液柱重量和溶液沿管内流动阻力损失溶液溶液p沿管长变化沿管长变化t沿管长变化沿管长变化 按按液液面面下下处处L/2溶溶液液的的沸沸腾腾温温度度来来计计算算，液液体体在在平平均均温度下的饱和压力：温度下的饱和压力：Pav所对应所对应的饱和蒸汽的饱和蒸汽温度温度P所对应的所对应的饱和蒸汽温饱和蒸汽温度度4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算24
16、结论：结论：4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算25（2）总传热系数）总传热系数4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算26例例4-1解：（解：（1）水分蒸发量）水分蒸发量4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算原料原料F, x0, t0, cp0 , h0加热蒸汽加热蒸汽D, Ts, H二次蒸汽二次蒸汽W, T/,H/加加热热室室蒸发室蒸发室（2）加热蒸汽消耗量）加热蒸汽消耗量274.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算（3）传热面积）传热面积确定溶液沸点确定溶液沸点绝压为绝压为51KPa下：下：绝压为绝压为101.3KPa下：下：由水的沸点由水的沸点100时时48.3%
17、NaOH溶液得：溶液得：28因二次蒸汽的真空度为因二次蒸汽的真空度为51KPa，则，则4.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算29查附录查附录72KPa得水的沸点为得水的沸点为90.44.2.2 单效蒸发设计计算单效蒸发设计计算301、蒸发器的生产能力、蒸发器的生产能力 生产能力生产能力4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度2、生产强度、生产强度 单位时间单位传热面积上蒸发的水量单位时间单位传热面积上蒸发的水量 将蒸发装置（包括冷凝器、泵等辅助设备）的将蒸发装置（包括冷凝器、泵等辅助设备）的总投资折算成单位传热面积的设备费表示。总投资折算成单位传热面积的设备费表示
18、。生产强度生产强度31设设Q损损=0，料液预热至沸点加入，则，料液预热至沸点加入，则t0=t=tb4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度323、提高蒸发强度的措施、提高蒸发强度的措施1、加大传热温差、加大传热温差真空蒸发真空蒸发受锅炉额定压强限制受锅炉额定压强限制真空蒸发真空蒸发将二次蒸汽引入冷器冷凝将二次蒸汽引入冷器冷凝一般须用真空泵不断将不凝一般须用真空泵不断将不凝性气体抽除。性气体抽除。优点：优点：(2)适用于热敏性物料适用于热敏性物料(3)可利用中、低温位的水蒸汽作热源可利用中、低温位的水蒸汽作热源缺点：缺点：4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产
19、能力和生产强度332、提高蒸发器的传热系数、提高蒸发器的传热系数K(1)合理设计蒸发器，使合理设计蒸发器，使U循循提高提高(2)及时排除加热室中不凝性气体及时排除加热室中不凝性气体(3)经常清除垢层等经常清除垢层等4.2.3 蒸发器的生产能力和生产强度蒸发器的生产能力和生产强度344.3 多效蒸发多效蒸发 通常将每通常将每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)称为蒸称为蒸汽的经济性。汽的经济性。 W/D增加增加加热蒸汽的利用率增大。加热蒸汽的利用率增大。 作为工程技术人员，必须设法尽量节省加热蒸汽的作为工程技术人员，必须设法尽量节省加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量
20、，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的消耗量，以提高加热蒸汽的利用率，那么采用什么措施才能过到此目的呢？利用率，那么采用什么措施才能过到此目的呢？(1)利用二次蒸汽的潜热利用二次蒸汽的潜热(最普通的方法是多效蒸发最普通的方法是多效蒸发)(2)利用冷凝水的显热利用冷凝水的显热(如预热原料液如预热原料液)1、多效蒸发、多效蒸发 特点：二次蒸发的温位特点：二次蒸发的温位加热蒸汽的温位，操作压强加热蒸汽的温位，操作压强P后后p2p3，料液流动须泵输送。，料液流动须泵输送。 各效进料（末效除外）都较沸点低，自蒸发不各效进料（末效除外）都较沸点低，自蒸发不会发生，所需要热量大。会发生，所需要热量大。
21、4.3 多效蒸发多效蒸发37（3）平流加料）平流加料 二次蒸汽多次被利用，料二次蒸汽多次被利用，料液每效单独进出，适合易结晶液每效单独进出，适合易结晶物料。物料。优点：多效蒸发总蒸发量优点：多效蒸发总蒸发量W分分配各效，但仅有第一效使用加配各效，但仅有第一效使用加热蒸汽热蒸汽W/D大大增加。大大增加。4.3 多效蒸发多效蒸发382、额外蒸汽的引出、额外蒸汽的引出 将有二次蒸汽移作将有二次蒸汽移作它用（如用作预热料液）它用（如用作预热料液）能耗大大降低。能耗大大降低。 对于多效蒸发，末对于多效蒸发，末效多处于负压，二次蒸汽效多处于负压，二次蒸汽温位太低，难以再利用，温位太低，难以再利用，可在可在
22、前几效前几效引出。引出。4.3 多效蒸发多效蒸发39说明：在相同说明：在相同W下，某效引出下，某效引出Ei，必然要在第一效补加加，必然要在第一效补加加热蒸汽热蒸汽 ，if ，额外蒸汽引出并无经济效益；而，额外蒸汽引出并无经济效益；而实际上，实际上， 在相同在相同W下，经济性好，下，经济性好， ，但是整个生产蒸汽利用率但是整个生产蒸汽利用率 ，因此，只要，因此，只要Ei能被它用，能被它用， ，加热蒸汽利用率，加热蒸汽利用率 ，但是太后效引出的二次蒸汽没有用，但是太后效引出的二次蒸汽没有用，因为因为 ，用途有限。，用途有限。3、二次蒸汽的再压缩、二次蒸汽的再压缩特点特点：二次蒸汽绝热压缩二次蒸汽绝
23、热压缩t升高升高再次作加热剂用再次作加热剂用 须一定量的压缩功。须一定量的压缩功。4.3 多效蒸发多效蒸发40压缩方法压缩方法机械压缩（轴流式离心式压缩机），如下图机械压缩（轴流式离心式压缩机），如下图蒸汽动力压缩（蒸汽喷射泵），如下图蒸汽动力压缩（蒸汽喷射泵），如下图4.3 多效蒸发多效蒸发41说明：说明：妥善设计蒸汽再压缩，能量利用可胜过妥善设计蒸汽再压缩，能量利用可胜过35效的多效蒸效的多效蒸发。发。经济效益上升经济效益上升压缩比不能太大压缩比不能太大 所以，所以，热泵蒸发不适用于沸点热泵蒸发不适用于沸点上升较大的情况上升较大的情况。压缩机的投资较大，且需维护保压缩机的投资较大，且需维护
24、保养。养。4、冷凝水热量的利用、冷凝水热量的利用（1）热冷凝水可预热料液）热冷凝水可预热料液（2）冷凝水减压自蒸发，汽化的）冷凝水减压自蒸发，汽化的蒸汽与二次蒸汽一起进入后一效。蒸汽与二次蒸汽一起进入后一效。4.3 多效蒸发多效蒸发42 多效蒸发能提高蒸汽的利用率，即经济性好，减少多效蒸发能提高蒸汽的利用率，即经济性好，减少加热蒸汽消耗量，但是多效蒸发是以牺牲设备生产强度加热蒸汽消耗量，但是多效蒸发是以牺牲设备生产强度来提高加热蒸汽的经济性。实际情况，效数增加来提高加热蒸汽的经济性。实际情况，效数增加W/D并非成倍增加（见下表），而设备费成倍增加，所以优并非成倍增加（见下表），而设备费成倍增加
25、，所以优化。化。矛盾矛盾4.3 多效蒸发多效蒸发434.3 多效蒸发多效蒸发效数效数单效单效双效双效三效三效四效四效五效五效（D/W）min的理论值的理论值10.50.330.250.2（D/W）min的实测值的实测值1.10.570.40.30.27是不是效数是不是效数越多越好越多越好? ?444.4 蒸发设备蒸发设备4.4.1 蒸发器蒸发器4.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型4.4.3 蒸发装置的附属设备和机械蒸发装置的附属设备和机械 454.4.1 蒸发器蒸发器结构结构：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
26、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。1、循环型蒸发器、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。46（1）垂直短管式（垂直短管式（又称为中央循又
27、称为中央循环管式），也称为标准式蒸发器环管式），也称为标准式蒸发器结构：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、除沫器特点：特点：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4.4.1 蒸发器蒸发器47（2）外加热式外加热式特点：特点：加热管长，给热系数增大加热管长，给热系数增大循环管不再受热，密度差大循环管不再受热，密度差大强强化循环化循环加热室加热室蒸发室蒸发室4.
28、4.1 蒸发器蒸发器48（3）强制循环蒸发器强制循环蒸发器加热室加热室蒸发室蒸发室4.4.1 蒸发器蒸发器492、单程蒸发器（适宜热敏性物料）、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
29、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。4.4.1 蒸发器蒸发器50（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。不易结晶的料液。不易结晶的料液。降膜式液体分布降膜式液体分布4.4.1 蒸发器蒸发器51（3）旋转刮板式蒸发器
30、）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。4.4.1 蒸发器蒸发器524.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型选型时，一般考虑以下原则：选型时，一般考虑以下原则：z溶液的粘度溶液的粘度：蒸发过程中，溶液粘度变化的情：蒸发过程中，溶液粘度变化的情况，是选型时很重要的因素。况，是选型时很重要的因素。z高粘度的溶液应选用对其适应性好的蒸发器，高粘度的溶液应
31、选用对其适应性好的蒸发器，如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等；如强制循环型、降膜式、刮板搅拌薄膜式等；z溶液的热稳定性溶液的热稳定性：热稳定性差的物料，应选用：热稳定性差的物料，应选用滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸滞料量少，停留时间短的蒸发器，如各种膜式蒸发器发器534.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型z有晶体析出的溶液有晶体析出的溶液：选用溶液流动速度大的蒸：选用溶液流动速度大的蒸发器，以使晶体在加热管内停留时间短，不易发器，以使晶体在加热管内停留时间短，不易堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器堵塞加热管，如外热式、强制循环蒸发器z易易发发泡泡的的溶溶液液：泡泡沫沫的的产产生
32、生，不不仅仅损损失失物物料料，而而且且污污染染蒸蒸发发器器，应应选选用用溶溶液液湍湍动动程程度度剧剧烈烈的的蒸蒸发发器器，以以抑抑制制或或破破碎碎泡泡沫沫，如如外外热热式式、强强制制循循环环式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大式、升膜式等；条件允许时，也可将分离室加大544.4.2 蒸发器的选型蒸发器的选型有有腐腐蚀蚀性性的的溶溶液液：蒸蒸发发此此种种物物料料，加加热热管管采采用用特特殊殊材材质质制制成成，或或内内壁壁衬衬以以耐耐腐腐蚀蚀材材料料。若若溶溶液液不不怕怕污污染染，也也可可采采用浸没燃烧蒸发器。用浸没燃烧蒸发器。易易结结垢垢的的溶溶液液：蒸蒸发发器器使使用用一一段段时时间间后
33、后，就就会会有有污污垢垢产产生生，垢垢层层的的导导热热系系数数小小，从从而而使使传传热热速速率率下下降降。应应选选用用便便于于清清洗洗和和溶溶液液循循环环速速度度大大的的增增大大器器，如如悬悬筐筐式式、强强制制循环式、浸没燃烧式等。循环式、浸没燃烧式等。z溶溶液液的的处处理理量量：溶溶液液的的处处理理量量也也是是选选型型时时应应考考虑虑的的因因素素。处处理理量量小小的的，选选用用尺尺寸寸较较大大的的单单效效蒸蒸发发，处处理理量量大大的的，选用尺寸适宜的多效蒸发。选用尺寸适宜的多效蒸发。常见蒸发器的性能见教材常见蒸发器的性能见教材231页表页表4-3。554.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发
34、装置的辅助设备和机械 蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。蒸发辅助设备有除沫器、冷凝器、输水器、真空泵等。1、除沫器（汽液分离器）、除沫器（汽液分离器） 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。 56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。 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械572、冷凝器、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
35、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。 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4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械583、真空装置、真空装置 当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷凝器，均需在冷凝器后安装真空装置。需要指出凝器，均需在冷凝器后安装真空装置。需要指出的是，蒸发器中的负压主要是由于二次蒸汽冷凝的是，蒸发器中的负压主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、所致，而真空装置仅是抽吸蒸发
36、系统泄漏的空气、物料及冷却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和物料及冷却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和温度下的水蒸汽等，冷凝器后必须安真空装置才温度下的水蒸汽等，冷凝器后必须安真空装置才能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷射泵、水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。射泵、水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械594、疏水器、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
37、式脉冲式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 4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械60(1) 热动力式热动力式(2) 钟形浮子式钟形浮子式4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械61(3) 脉冲式脉冲式4.4.3 蒸发装置的辅助设备和机械蒸发装置的辅助设备和机械62（1） 研制开发新型高效蒸发器研制开发新型高效蒸发器这方面工作主要从改进加热管表面形状等思路这方面工作主要从改进加热管表面形状等思路出发来提高传热效果，例如板式蒸发器等，它的出发来提高传热效果，例如板式蒸发器等，它的优点是传热效率高、液体停留时间短、体
38、积小、优点是传热效率高、液体停留时间短、体积小、易于拆卸和清洗，同时加热面积还可根据需要而易于拆卸和清洗，同时加热面积还可根据需要而增减。又如表面多孔加热管，双面纵槽加热管，增减。又如表面多孔加热管，双面纵槽加热管，它们可使沸腾溶液侧的传热系数显著提高。它们可使沸腾溶液侧的传热系数显著提高。4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望63（2）改善蒸发器内液体的流动状况）改善蒸发器内液体的流动状况这方面的工作主要有：其一是设法提高蒸发器循环这方面的工作主要有：其一是设法提高蒸发器循环速度，其二是在蒸发器管内装入多种形式的湍流元件速度，其二是在蒸发器管内装入多种形式的湍流元件。前
39、者的重要性在于它不仅能提高沸腾传热系数，同。前者的重要性在于它不仅能提高沸腾传热系数，同时还能降低单程气化率，从而减轻加热壁面的结构现时还能降低单程气化率，从而减轻加热壁面的结构现象。后者的出发点，则是使液体增加湍动，以提高传象。后者的出发点，则是使液体增加湍动，以提高传热系数。还有资料报道向蒸发器管内通入适量不凝性热系数。还有资料报道向蒸发器管内通入适量不凝性气体，增加湍动，以提高传热系数。气体，增加湍动，以提高传热系数。4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望64（3） 改进溶液的性质改进溶液的性质 近年来，通过改进溶液性质来改善蒸发效果近年来，通过改进溶液性质来改善蒸
40、发效果的研究报导也不少。例如，加入适量表面活性剂，的研究报导也不少。例如，加入适量表面活性剂，消除或减少泡沫，以提高传热系数；也有报导，消除或减少泡沫，以提高传热系数；也有报导，加入适量阻垢剂可以减少结垢，以提高传热效率加入适量阻垢剂可以减少结垢，以提高传热效率和生产能力；在醋酸蒸发器溶液表面，喷入少量和生产能力；在醋酸蒸发器溶液表面，喷入少量水，可提高生产能力和减少加热管的腐蚀，以及水，可提高生产能力和减少加热管的腐蚀，以及用磁场处理水溶液提高蒸发效率等。用磁场处理水溶液提高蒸发效率等。4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望65（4） 优化设计和操作优化设计和操作许多研
41、究者从节省投资、降低能耗等方面着眼，许多研究者从节省投资、降低能耗等方面着眼，对蒸发装置优化设计进行了深入研究，他们分别考虑对蒸发装置优化设计进行了深入研究，他们分别考虑了蒸汽压力，冷凝器真空度，各效有效传热温差，冷了蒸汽压力，冷凝器真空度，各效有效传热温差，冷凝水闪蒸，热损失以浓缩热等综合因素的影响，建立凝水闪蒸，热损失以浓缩热等综合因素的影响，建立了多效蒸发系统优化设计的数学模型。应该指出，在了多效蒸发系统优化设计的数学模型。应该指出，在装置中采用先进的计算机测控技术，这是使装置在优装置中采用先进的计算机测控技术，这是使装置在优化条件下进行操作的重要措施。化条件下进行操作的重要措施。4.5 蒸发过程和设备的强化与展望蒸发过程和设备的强化与展望66
