蒸发器

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简介：

本章将主要介绍

蒸发操作的原理、流程和特点；

常用蒸发设备的结构，工作原理和特点；

蒸发计算的基本关系式，单效蒸发的计算；

多效蒸发的流程、问题分析和计算方法。

本章重点：

蒸发操作的特点；

以水为溶剂的溶液的单效蒸发计算；

多效蒸发和单效蒸发的比较。

5－1概述

1.原理：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。

2.应用：按蒸发目的主要用于以下场合：将溶液浓缩后,冷却结晶，获得固体产品；获得纯净的溶剂产品；获得浓缩的溶液产品。

3.蒸发操作的特点：常见的蒸发是间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程。但又有以下特点：

溶液的沸点升高：由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。溶液的沸点升高导致蒸发的传热温度差的降低。

能耗较大：蒸发操作所汽化的溶剂量较大，需要消耗大量的加热蒸气。因此需要考虑热量的利用的问题。

溶液特性：有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性，等等。需要根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备。

4.蒸发流程和术语

以硝酸铵水溶液的蒸发为例（如图5.1.1），该流程包括蒸发器和冷凝器。蒸发器由加热室和蒸发室组成，下部的加热室由多根加热管组成，管外通入加热蒸气，放出潜热，加热管内溶液，使之沸腾汽化；上部为蒸发室，用于除去溶剂蒸气中夹带的雾沫和液滴。稀硝酸铵溶液（料液）经预热后进入蒸发器，在加热室中被加热气化，浓缩后的溶液（常称为完成液）从蒸发器底部排出，产生的溶剂蒸气（称为二次蒸气）通过蒸发室及其顶部的除沫器，与所夹带的液沫分离，经冷凝器冷凝后排出。 蒸发过程所用的加热介质通常为水蒸气（加热蒸气，也称为生蒸气），当溶液的沸点很高时，可采用联苯、融盐等其他的高温载热体作为热源。

图5.5.1

5.蒸发分类：

按操作方式可以分为间歇式和连续式，大多数蒸发过程为连续操作的稳态过程。 按二次蒸气的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸气不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸气引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸气的潜热得到较为充分的利用，提高了加热蒸气的利用率。 蒸发可在常压、加压或减压下进行。减压蒸发也称为真空蒸发。真空蒸发有许多优点：在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温差；可以利用低压蒸气作为热源；对热敏性物质的蒸发也较为有利。在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作

。

、蒸发节能选用设备介绍 　　蒸发广泛用于食品、化工、制药和污水处理，如何节能和选择设备倍受关注，简单介绍如下。 　　1、关于效数的确定； 多效蒸发由于后效的加热使用前效的二次蒸汽，所以理论上效数越多越节节约蒸汽，消耗的蒸汽与蒸发效数关系为：单效1.10，双效0.57，三效0.4四效0.3，五效0.27，六效0.2，目前多效蒸发都在六效以内。多效蒸发是在真空条件下进行的，其真空度由真空泵或喷射泵来完成，单机真空泵的真空度一般为87％左右，水可蒸发的温度为51度，若再降低温度，就得再加大真空度，势必造成用电量加大。若末效温度太高，由于较高温度的蒸汽要进入冷凝器冷却后排掉，会造成大量热能损失，加大循环冷却水的用量。所以多效蒸发的效数取决于被蒸发物料的最高加热温度和效与效之间的温度差。效与效之间的温度差要求不小于120C，以保证每效的蒸发强度，温差太小，增加效数的节能不抵输送时的热损失。物料的加热温度取决于物料允许的加热温度和供应蒸汽的压力，如牛奶、苹果汁的蒸发要在1000C以内进行，糖的清汁浓缩可达1200C，而番茄酱要求在700C以内，温度高了以后，颜色变深，且影响产量，所以只能采用双效蒸发，以确保蒸发浓缩后的风味。 　　2、多效蒸发工艺流程的确定 　　(1)并流(顺流)：被蒸发的物料与蒸汽的流动方向相同，即均由第一效顺序至末效。它主要用于来料温度较高，并且浓缩后的物料仍便于输送的情况下。例如糖厂的清汁蒸发。

(2)逆流法：被蒸发的物料与蒸汽的流动方向相反。即加热蒸汽从第一效流入末效，而被蒸发的物料则从未效进入，依次用泵输入至前一效，最终浓缩液从第一效排出。逆流法主要用于来料温度较低，要求出料温度较高的情况下。缺点是物料需要泵输送，，用电量要增加一些。 　　(3)平流法：加热蒸汽的流向仍由第一效顺序至末效，而被蒸发的物料分别向每效加入，浓缩液白每效放出。此法由于高温物料热量未被充分利用，所以很少采用。 　　(4)混流法：被蒸发的物料与蒸汽的流向有的效间相同，有的效间相反，例如淀粉厂黄浆水的蒸发。它是多效蒸发用的最广泛的一种。(如图六) 　　3、汽凝水的排放和利用。 　　各效加热器热交换必然要产生汽凝水，它具有不同的压力和温度，及时排放并充分利用各效的汽凝水余热，对多效蒸发节能具有重要意义。 　　蒸汽在不同的压力和温度下变成的汽凝水要求及时被排出，以防影象热交换，但同时又必须保持系统压力的稳定。目前最有效的方法是在加热器下设一汽凝水平衡罐，汽凝水通过自动控制流入下一效，降压后的汽凝水通过闪蒸又可成蒸汽，这样各效汽凝水的热量便得到充分利用，同时又可保证系同压力的稳定。第一效使用的是锅炉来的新蒸汽，汽凝水是很纯的软化水，故也可以直接送回锅炉。 　　4、换热器的选用和清洗 　　蒸发使用的换热器主要是列管式和板式两种。列管式换热器由于结构简单便于制造，所以在工业上一直占主导地位。发展的先进技术是强化换热效率。例如将直管改为波纹管飞螺旋槽纹管以及滴型管等，其换热率可提高15％-20％采用管内插入物(例如绕丝、交叉锯齿带)传热系数可提高50％。板式蒸发器由板片

加热器和蒸发分离器组合而成，主要优点是设备紧凑，高度低，占地面积小，传热效率高(列管为10 Kg/M2板式为25 Kg／M2)。缺点是制造复杂，容易泄露和串汽。 　　　影响传热效率，换热器的清洗是不可忽略的问题。换热器经过一段使用结垢是不可避免的，其表现为蒸汽和被蒸发的物料温差加大，影响换热。必须采取定时清洗或切换清洗。 　　5、飞应用热泵 、 　　热泵是把处于低温位的热能送至高温位的机械。它分为压缩式热泵＼吸收式热泵和蒸汽喷射式热泵。 　　图七为热泵蒸汽再压缩浓缩牛奶，图六喷射泵使部分二次蒸汽再利用。

6、热能综合使用搞蒸发 。 　　多效蒸发多是在负压条件下进行的，这就为利用其它低晶位热能提供了便利条件，一个工厂往往还有其它高温加热设备，例如淀粉厂、酒精厂、制药厂其中干燥设备要排放较高温度的二次蒸汽和汽凝水，将这些二次蒸汽和汽凝水利用于多效蒸发可以大大节约蒸发时的用汽。例如酒精厂利用干燥机的余热搞蒸发，蒸发1吨水仅用0．067吨新蒸汽

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说的很全面。 但是运行费用和能耗呢？设备投资情况呢？

qyzy991320

好东西啊，谢谢楼主 楼主真是个好人呐