蒸發(fā)物料和熱量衡算

1、化工原理授課講義第五章蒸發(fā)作者：烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系化工教研室第1頁共29頁第五章第五章蒸發(fā)本章學(xué)習(xí)要求1熟練掌握的內(nèi)容單效蒸發(fā)過程及其計(jì)算（包括水分蒸發(fā)量、加熱蒸汽消耗量、有效溫度差及傳熱面積的計(jì)算）；蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力、生產(chǎn)強(qiáng)度和單位蒸汽消耗量。2理解的內(nèi)容蒸發(fā)操作的特點(diǎn)；多效蒸發(fā)操作的流程及最佳效數(shù)。3了解的內(nèi)容蒸發(fā)過程的工藝應(yīng)用與分類；常用蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用場合；蒸發(fā)器的選用。多效蒸發(fā)過程的計(jì)算。5.1概述一、蒸發(fā)操作

2、及其特點(diǎn)一、蒸發(fā)操作及其特點(diǎn)工程上把采用加熱方法，將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)（通常為固體）的溶液在沸騰狀態(tài)下，使其濃縮的單元操作稱為蒸發(fā)。蒸發(fā)操作廣泛應(yīng)用于化工、輕工、食品、醫(yī)藥等工業(yè)領(lǐng)域，其主要目的有以下幾個(gè)方面：1、濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸偬幚恚ㄈ缋鋮s結(jié)晶）制取固體產(chǎn)品，例如電解燒堿液的濃縮，食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等；2、同時(shí)濃縮溶液和回收溶劑，例如有機(jī)磷農(nóng)藥苯溶液的濃縮脫苯，中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)等；3、為了獲得純

3、凈的溶劑，例如海水淡化等。圖5－1為一典型的蒸發(fā)裝置示意圖。圖中蒸發(fā)器由加熱室1和分離室2兩部分組成。加熱室為列管式換熱器，加熱蒸汽在加熱室的管間冷凝，放出的熱量通過管壁傳給列管內(nèi)的溶液，使其沸騰并汽化，汽液混合物則在分離室中分離，其中液體又落回加熱室，當(dāng)濃縮到規(guī)定濃度后排圖5－1蒸發(fā)裝置示意圖化工原理授課講義第五章蒸發(fā)作者：烏海職業(yè)技術(shù)學(xué)院化學(xué)工程系化工教研室第3頁共29頁5.2單效蒸發(fā)過程單效蒸發(fā)過程5.2.1單效蒸發(fā)過程的計(jì)算單效

4、蒸發(fā)過程的計(jì)算單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容有單效蒸發(fā)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容有：①確定水的蒸發(fā)量；②加熱蒸汽消耗量；③蒸發(fā)器所需傳熱面積。在給定生產(chǎn)任務(wù)和操作條件，如進(jìn)料量、溫度和濃度，完成液的濃度，加熱蒸汽的壓力和冷凝器操作壓力的情況下，上述任務(wù)可通過物料衡算、熱量衡算和傳熱速率方程求解。一、蒸發(fā)水量的計(jì)算一、蒸發(fā)水量的計(jì)算對圖52所示蒸發(fā)器進(jìn)行溶質(zhì)的物料衡算，可得110)(LxxWFFx???由此可得水的蒸發(fā)量（5—1）)1(10xxFW??及完成液的

5、濃度（5—2）WFFxx??01式中：F——原料液量，kgh；W——蒸發(fā)水量，kgh；L——完成液量，kgh；x0——原料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)；x1——完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。二、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算二、加熱蒸汽消耗量的計(jì)算加熱蒸汽用量可通過熱量衡算求得，即對圖52作熱量衡算可得：（5—3）Lc10QDhLhWHFhDH?????‘或（5—3a）L01)(QFhLhWHhHDQc??????‘式中：H——加熱蒸汽的焓，kJkg