,化 工 原 理,
（上）
主讲人：戴猷元
2003.2
目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第六章 蒸 发第一节 概述第二节 单效蒸发第三节 多效蒸发第一节 概 述一,蒸发的概念：
挥发性溶剂,不挥发溶质 ―― 加热,沸腾
－ → 溶剂部分汽化；溶液浓缩热量供给 →汽化 →热量衡算 传热特?速率点 蒸汽移出 →浓缩 →物料衡算 方程沸腾现象 溶液 →沸点升高装置,下部有加热室 （ 管式换热器 ）
管外：加热饱和蒸汽蒸发器 管内：溶液沸腾汽化浓缩液底部排出上部：分离室 蒸汽与液沫分离,
挡板除沫冷凝器二,蒸发过程的分类：
1,操作压力常压 沸点 >100℃ 饱和蒸汽压力高减压 沸点低：
(1)↑Δtm,(2) 可利用废汽
(3)热敏性物质 沸点温度低,减少热损失缺点,(1)真空装置
(2)沸点 ↓,μ↑,α↓,K↓
(3)二次蒸汽 t↓,冷凝器温差
2,二次蒸汽利用单效蒸发多效蒸发 二次蒸汽用于下一效操作压力,沸点低于上效
3,操作情况连续式 以 X1出料 沸点最高间隙式 一次加料 →最终 X1出料连续加料 维持液面,X1一次出料间隙式时,x值一直变化
间隙式生产能力 >连续式 （ 操作情况下 ）,
但间隙式存在非生产时间 。
t t t初 终 终（连续）＝
三,蒸发过程总结
1,实质是传热过程
2,沸点升高,传热温差小于蒸发纯溶剂
3,重视体系特性结垢,结晶热敏物质粘度与腐蚀性等第六章 蒸 发第一节 概述第二节 单效蒸发第三节 多效蒸发第二节 单效蒸发讨论对象：连续稳态操作已知条件：加料量 F kg/h；质量分数 x0；初温 t0 ；要求完成液浓度 x1； 加热蒸汽 TS(pS) 饱和蒸汽；操作压力 pC
任务,(1)计算水分蒸发量 （ 二次蒸汽量 ）
W kg/h
(2) 加热蒸汽消耗量 Dkg/h
(3)蒸发器传热面积 S
一,单效蒸发器的计算物料衡算热量衡算传热速率方程沸点升高关系式
1,蒸发量 w
以单位时间为基准,物料衡算：
01
0
1
0
1
()
( 1 )
F x F w x
x
wF
x
Fx
x
Fw
2,加热蒸汽消耗量 D：
以单位时间为基准,焓衡算,0℃ 焓值为 0
H,TS(PS)下饱和蒸汽的焓值；
H’：二次蒸汽焓值； h0,h1使用焓浓图查得
hw,TS下饱和冷凝水的焓值 。
01
1 0 1
1 0 1
()
( ) ( ) ( )
( ) ( )
wL
wL
L
w
D H F h w H D h F w h Q
Q D H h F h h w H h Q
F h h w H h Q
D
Hh
如果不考虑溶液的稀释热
0 0 0 0 0 0
1 1 1 1 1 1
1 1 0 0 1 1
,( 1 )
,( 1 )
p p p w p s
p p p w p s
p p p L
w
h c t c c x c x
h c t c c x c x
F c t c t w H c t Q
D
Hh
r’：二次蒸汽的汽化潜热
r：饱和蒸汽 （ 加热 ） 汽化潜热
0 1 1 1
0 1 0
p p p
PL
c c H c t r
F c t t wr Q
D
r
忽略,差别，且讨论：
(1)若沸点进料,t0=t1,且 QL=0
（ 蒸发 1kg水蒸汽量 ）
(2)由于蒸汽汽化潜热随温度 （ p） 变化不大考虑到 r与 r’的差别及 QL,D?1.1w
w r D rD
r w r
或
1Drr w
3,蒸发器的传热面积：
若不考虑热损失,Q=Dr 且整个蒸发过程是恒温差过程：
K值的计算,α冷凝 > α沸腾
/ mS Q K t
1mSt T t
管内溶液沸腾传热的影响因素物性蒸发器形状沸腾传热形式操作条件
K值一般为实验求取 。
二,浓缩热与溶液的焓浓图
NaCl,CaCl2稀释时放热,浓缩时需加热,浓度变大时影响越大 。 溶液的焓值由焓浓图查出 。
实例：不考虑浓缩热,相同传热面积 S
下,处理量 F与实际的高 6％ 。
三,蒸发设备中的温度差损失
t1实际条件 (1)溶液沸点升高下的沸点 (2)蒸发器液层压强
(3)蒸发器?冷凝器的压降
m a x
1
S C c
S
t T t t
t T t
有效
，：冷凝器压强下的水的沸点
＝－
1m a x ct t t t有效温差损失 ＝
1,溶液沸点升高 ―― 杜林规则
’,与溶液的种类,浓度,蒸汽压力有关
(1)手册上可以查到常压下的溶液沸点
(2)杜林规则,（ 压强影响 ）
0
0
AA
ww
tt
K
tt
两种不同压力下溶液的沸点差与另一种标准液体在相应压力下的沸点差的比值为常数 。
(1)水的关系可以查图表
(2)已知两组数据 tA与 tA0,可求另一 tA’
00()
A w w At K t t t,标准：水
2,液体静压头和加热管内磨擦损失影响：
(1)保持一定的液位,(加热管长的 1/2－ 2/3）
(2)动液位? 取平均压强 ― 加热管中部
p：液面上的压强； L：加热管底部以上液层高； ρ：液体的平均密度 。 * 加热管内流速较大时,磨擦损失增大液体平均压强 。
/2mp p p p g L
( ) ( )p p ptt＝
3,管道流体阻力产生压降的影响
pC< p 二次蒸汽饱和温度 ↓
温度差损失十分明显,注意选择加热蒸汽压强 ！
1
℃
＝ ＋ ＋
（上）
主讲人：戴猷元
2003.2
目 录绪论第一章 流体流动第二章 流体输送机械第三章 流体流过颗粒和颗粒层的流动第四章 非均相物系的分离第五章 传热第六章 蒸发总结第六章 蒸 发第一节 概述第二节 单效蒸发第三节 多效蒸发第一节 概 述一,蒸发的概念：
挥发性溶剂,不挥发溶质 ―― 加热,沸腾
－ → 溶剂部分汽化；溶液浓缩热量供给 →汽化 →热量衡算 传热特?速率点 蒸汽移出 →浓缩 →物料衡算 方程沸腾现象 溶液 →沸点升高装置,下部有加热室 （ 管式换热器 ）
管外：加热饱和蒸汽蒸发器 管内：溶液沸腾汽化浓缩液底部排出上部：分离室 蒸汽与液沫分离,
挡板除沫冷凝器二,蒸发过程的分类：
1,操作压力常压 沸点 >100℃ 饱和蒸汽压力高减压 沸点低：
(1)↑Δtm,(2) 可利用废汽
(3)热敏性物质 沸点温度低,减少热损失缺点,(1)真空装置
(2)沸点 ↓,μ↑,α↓,K↓
(3)二次蒸汽 t↓,冷凝器温差
2,二次蒸汽利用单效蒸发多效蒸发 二次蒸汽用于下一效操作压力,沸点低于上效
3,操作情况连续式 以 X1出料 沸点最高间隙式 一次加料 →最终 X1出料连续加料 维持液面,X1一次出料间隙式时,x值一直变化
间隙式生产能力 >连续式 （ 操作情况下 ）,
但间隙式存在非生产时间 。
t t t初 终 终（连续）＝
三,蒸发过程总结
1,实质是传热过程
2,沸点升高,传热温差小于蒸发纯溶剂
3,重视体系特性结垢,结晶热敏物质粘度与腐蚀性等第六章 蒸 发第一节 概述第二节 单效蒸发第三节 多效蒸发第二节 单效蒸发讨论对象：连续稳态操作已知条件：加料量 F kg/h；质量分数 x0；初温 t0 ；要求完成液浓度 x1； 加热蒸汽 TS(pS) 饱和蒸汽；操作压力 pC
任务,(1)计算水分蒸发量 （ 二次蒸汽量 ）
W kg/h
(2) 加热蒸汽消耗量 Dkg/h
(3)蒸发器传热面积 S
一,单效蒸发器的计算物料衡算热量衡算传热速率方程沸点升高关系式
1,蒸发量 w
以单位时间为基准,物料衡算：
01
0
1
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()
( 1 )
F x F w x
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2,加热蒸汽消耗量 D：
以单位时间为基准,焓衡算,0℃ 焓值为 0
H,TS(PS)下饱和蒸汽的焓值；
H’：二次蒸汽焓值； h0,h1使用焓浓图查得
hw,TS下饱和冷凝水的焓值 。
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如果不考虑溶液的稀释热
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r’：二次蒸汽的汽化潜热
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3,蒸发器的传热面积：
若不考虑热损失,Q=Dr 且整个蒸发过程是恒温差过程：
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1mSt T t
管内溶液沸腾传热的影响因素物性蒸发器形状沸腾传热形式操作条件
K值一般为实验求取 。
二,浓缩热与溶液的焓浓图
NaCl,CaCl2稀释时放热,浓缩时需加热,浓度变大时影响越大 。 溶液的焓值由焓浓图查出 。
实例：不考虑浓缩热,相同传热面积 S
下,处理量 F与实际的高 6％ 。
三,蒸发设备中的温度差损失
t1实际条件 (1)溶液沸点升高下的沸点 (2)蒸发器液层压强
(3)蒸发器?冷凝器的压降
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1
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有效
，：冷凝器压强下的水的沸点
＝－
1m a x ct t t t有效温差损失 ＝
1,溶液沸点升高 ―― 杜林规则
’,与溶液的种类,浓度,蒸汽压力有关
(1)手册上可以查到常压下的溶液沸点
(2)杜林规则,（ 压强影响 ）
0
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AA
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两种不同压力下溶液的沸点差与另一种标准液体在相应压力下的沸点差的比值为常数 。
(1)水的关系可以查图表
(2)已知两组数据 tA与 tA0,可求另一 tA’
00()
A w w At K t t t,标准：水
2,液体静压头和加热管内磨擦损失影响：
(1)保持一定的液位,(加热管长的 1/2－ 2/3）
(2)动液位? 取平均压强 ― 加热管中部
p：液面上的压强； L：加热管底部以上液层高； ρ：液体的平均密度 。 * 加热管内流速较大时,磨擦损失增大液体平均压强 。
/2mp p p p g L
( ) ( )p p ptt＝
3,管道流体阻力产生压降的影响
pC< p 二次蒸汽饱和温度 ↓
温度差损失十分明显,注意选择加热蒸汽压强 ！
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