51蒸发计算和流程.ppt
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1、2024/5/6周一料液加热蒸汽完成液冷凝水二次蒸汽第第5章章 蒸蒸 发发5.1 概述概述5.1.1 蒸发及应用蒸发及应用(1)蒸发蒸发:蒸发是溶液浓缩的单元操作。它采用加热的方法,使溶有不挥发性溶质的溶液沸腾,其中的部分溶剂被气化除去,而溶液得到浓缩。设备设备:蒸发器,冷凝器。(2)应用:)应用:将溶液浓缩后,冷却结晶,获得固体产品;浓缩溶液,获得纯净的溶剂产品;获得浓缩的溶液产品。单效蒸发流程:单效蒸发流程:3-中央循环管;不凝性气体冷却水二次蒸汽料液加热蒸汽冷凝水完成液水 硝酸铵水溶液蒸发流程 蒸发流程123451-加热管;2-加热室;4-蒸发室;5-除沫器;6-冷凝器(3)几个概念几个
2、概念 *加热蒸汽加热蒸汽(生蒸汽生蒸汽):蒸发过程所用的加热蒸汽;*完成液:完成液:浓缩后的溶液;*单效蒸发单效蒸发:产生的二次蒸汽不加利用,直接冷凝排出;*多效蒸发:多效蒸发:二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热蒸汽。5.1.2 分类分类按操作方式:按操作方式:间歇式、连续式;按二次蒸汽的利用情况:按二次蒸汽的利用情况:单效蒸发、多效蒸发;按操作压力:按操作压力:常压、加压、减压(真空);真空蒸发的优点:真空蒸发的优点:提高传热温差、利用低压蒸汽作为热源、对热敏性物料的蒸发有利。2024/5/6周一5.1.3 蒸发操作的特点蒸发操作的特点(1)蒸发器实质是一种两侧流体发生相变的换热器;(
3、2)溶液的沸点升高生蒸汽温度一定时,传热温差小于加热纯溶剂时的传热温差。(3)溶剂汽化时消耗大量能量为减小能耗必须提高加热蒸汽利用率。(4)根据物料本身特性(如粘度、结晶性、热敏性等)合理选择设备和操作流程。2024/5/6周一5.2 单效蒸发单效蒸发 5.2.1 物料衡算物料衡算 目的:目的:计算蒸发水量和完成液浓度 对溶质:对溶质:加热蒸汽加热蒸汽qmv,T,H料液料液qm0,w0,t0,c0,h0二次蒸汽二次蒸汽qmwT,H完成液完成液qm0-qmw,w,t,c,h蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水qmv,T,hw加热室单效蒸发的物料衡算,热量衡算示意图2024/5/6周一5.3.2 热量衡算热量衡算
4、 目的:目的:计算生蒸汽消耗量(1)热量衡算式加热蒸汽加热蒸汽qmv,T,H料液料液qm0,w0,t0,c0,h0二次蒸汽二次蒸汽qmwT,H完成液完成液qm0-qmw,w,t,c,h蒸汽冷凝水蒸汽冷凝水qmv,T,hw加热室2024/5/6周一(2)热量衡算式的简化热量衡算式的简化忽略溶解热、稀释热时,溶液的热焓和比热容取质量平均,以0C为热焓基准,则有:代入热流量公式得:2024/5/6周一若沸点进料,忽略热损失时,加热蒸汽消耗量:加热蒸汽消耗量:生蒸汽的经济性(经济程度)生蒸汽的经济性(经济程度)qmw/qmv*蒸发操作重要经济指标之一,反映蒸发操作能耗的大小;*实际由于沸点升高和热损失
5、,单效蒸发qmw/qmv0.9。2024/5/6周一(3)(3)焓浓图焓浓图溶解热、稀释热不能忽略时,用平均比热计算误差很大,此时,生蒸汽消耗量可用焓浓图焓浓图计算。5.2.3 传热计算传热计算由蒸发器的传热方程得:(1)传热度温差在蒸发器中,管外为蒸气冷凝,温度恒定为T,管内为溶液沸腾,温度也多为定值,可视为恒温差传热,故(2)传热系数蒸发器的传热系数K,目前主要还是根据现场实测数据来选定。常见蒸发器管内表面传热系数常见蒸发器管内表面传热系数hi的经验关联:的经验关联:普通自然循环蒸发器:普通自然循环蒸发器:强制循环蒸发器:强制循环蒸发器:升膜式蒸发器:升膜式蒸发器:(3)蒸发器的生产能力和
6、生产强度)蒸发器的生产能力和生产强度 生产能力生产能力为单位时间蒸发水分的质量,由于它主要取决于过程的热流量,所以常又以热流量来衡量蒸发器的生产能力。生产强度生产强度为单位传热面积的生产能力,以U表示,单位为kg/(h)2024/5/6周一5.2.4溶液的沸点升高和传热温差损失溶液的沸点升高和传热温差损失 (1)溶液的沸点和温度差损失溶液的沸点和温度差损失 溶液沸点二次蒸汽饱和温度引起沸点升高的原因引起沸点升高的原因a a)溶质存在,使溶液饱和蒸汽压降低;溶液沸点 相同压力下水沸点 。b b)维持一定液位,液柱作用使下部溶液沸点上升;即:液柱静压头引起沸点升高 。c)二次蒸汽从蒸发室流向冷凝器
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