第六章 蒸发
学习目的 与要求
通过本章学习，掌握蒸发操作的特点、蒸发 器的类型、蒸发过程计算，能够根据生产工艺要 求和物料特性，合理选择蒸发器类型并确定适宜 操作流程和条件。
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第六章 蒸发
6.1 概述
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一．蒸发的目的
蒸发 将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使
部分挥发性溶剂汽化并移除，从而获得浓缩溶 液或回收溶剂的操作。 蒸发操作的基本要点
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第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器 6.2.2 单程型蒸发器
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一．升膜式蒸发器
图6-8 升膜式蒸发器 1―蒸发器；2―分离室；
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二．降膜式蒸发器
图6-9 降膜式蒸发器 1― 蒸 发 器 ； 2― 分 离 室 ； 3―布膜器
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三．升—降膜式蒸发器
图6-11 升―降膜蒸发器 1― 预 热 器 ； 2― 升 膜加 热室；3―降膜加热室； 4―分离室
蒸发器的热负荷
Q D(H hc ) WH ' (F W )h1 Fh0 QL
蒸发器的
热损失
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二．热量衡算
1.溶液稀释热较大的情况 某些盐、碱的水溶液，在稀释时其放热效
应非常显著。 蒸发是稀释的逆过程。 需通过实验测定焓值随组成和温度的变化。
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二．热量衡算
图6-15 氢氧化钠的焓浓图
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蒸发器的选型原则
① 对物料的工艺特性有良好的适应性， 其中对黏度在蒸发过程中的增加程度及结垢情 况应给予特别注意。
② 满足生产工艺对完成液质和量的要求。 ③ 结构简单，操作可靠，造价和操作费 用低廉，经济合理，维修方便。
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第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器 6.2.2 单程型蒸发器 6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的发展 6.2.4 蒸发器的选型 6.2.5 蒸发器的辅助设备（自学）
（1）通过改变加热表面形状或其它增加液膜湍 动措施来强化传热，并减缓结垢。 （2）通过改变料液性质来提高传热效果。 （3）气—液—固三相流化床蒸发器在蒸发中的 防除垢及强化传热效果十分显著，具有高效、 多功能、易操作等一系列优点。
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第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器 6.2.2 单程型蒸发器 6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的发展 6.2.4 蒸发器的选型
向蒸发器连续提供足够的热量并及时移除 汽化的溶剂。
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一．蒸发的目的
蒸发操作的目的 （1）制取增浓的液体产品 如电解烧碱液的浓 缩，牛乳制奶粉生产中牛乳的浓缩，蔗糖水溶 液及各种果汁的浓缩等。 （2）纯净溶剂的制取 如海水淡化等。 （3）同时制备浓缩溶液和回收溶剂 如中药生 产中酒精浸出液的蒸发。
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二．蒸发的概念
图6-1 液体蒸发的简化流程
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三．蒸发过程分类
操作压力
加压蒸发 常压蒸发 真空（减压）蒸发
间歇蒸发 蒸发器进、出料状况
连续蒸发
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三．蒸发过程分类
二次蒸汽是否 用作另一蒸发 器的加热蒸汽
单效蒸发 多效蒸发
并流 逆流 平流
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四．蒸发操作的特点
1．溶液的沸点升高 由于不挥发溶质的存在使溶液的沸点高于
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第六章 蒸发
6.3 单效蒸发的计算 6.3.1 物料衡算与热量衡算
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一．物料衡算
Fxo (F W )x1 Lx1
水分蒸发量 W F (1 x0 ) x1
完成液的组成
x1
Fx0 F W
Fx0 L
完成液 的流量
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二．热量衡算
对蒸发器作热量衡算
DH Fh0 WH (F W )h1 Dhc QL
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一．开发新型、高效蒸发器
（3）在蒸发器中插入不同形式的湍流元件，可 使沸腾液体侧的对流传热系数大幅度提高。 （4）不同结构蒸发器的组合。
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二．蒸发与其它单元操作相结合
将蒸发与其它化工单元操作结合，构成集成 式的工艺流程，如蒸发干燥、蒸发分馏、蒸发结 晶等。
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三、蒸发器传热的强化及防除垢技术
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四．刮板薄膜蒸发器
图6-12 刮板薄膜蒸发器
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五．单程型蒸发器性能的比较
几种单程型蒸发器的结构特点与操作性能 如表6-2所示。
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第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器 6.2.2 单程型蒸发器 6.2.3 蒸发设备和蒸发技术的进展
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一．开发新型、高效蒸发器
新型高效蒸发器的研究开发有如下途径： （1）研制设备更加紧凑、提高液体速度、增加 液膜湍动、缩短料液在设备中停留时间的高效、 节能型蒸发器。 （2）通过改进加热表面形状来提高加热效果。
纯溶剂的沸点。 对于垂直管式蒸发器，管内液柱的静压力
及蒸汽在管道内的流动阻力也会引起溶液的沸 点升高。
沸点升高使传热推动力降低。8 Nhomakorabea四．蒸发操作的特点
2．热能的综合利用 蒸发时需要消耗大量加热蒸汽，而溶剂汽
化又产生相应量的二次蒸汽，因而强化与改善 蒸发器的传热效果，充分利用二次蒸汽的潜热， 应给予足够的重视。
图6-2 中央循环管式蒸发器 1―加热室；2―中央循环管； 3―蒸发室；4―外壳
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一、垂直短管型蒸发器
图6-3 悬筐式蒸发器 1―分离室；2―加热室； 3―除沫器；4―液沫回流 管
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二、垂直长管型蒸发器
图6-4 外加热式蒸发器 1―加热室；2―分离室； 3―循环管
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二、垂直长管型蒸发器
图6-5 列文式蒸发器 1―加热室；2―加热管；3―循环 管；4―蒸发室；5―除沫器；6― 挡板；7―沸腾室
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四．蒸发操作的特点
3．溶液的工艺特性 蒸发过程中溶液的某些性质随着溶液的组
成而改变。有些物料在浓缩过程中可能析出结 晶、发泡、严重结垢、变性分解、黏度增高、 腐蚀性增大等。在选择蒸发工艺和设备时需要 认真考虑。
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第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器
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一、垂直短管型蒸发器
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二、垂直长管型蒸发器
图6-6 强制循环式蒸发器 1―加热管；2―循环泵； 3―循环管；4―分离室； 5―除沫器
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三、直接接触传热蒸发器
图6-7直接接触传热蒸发器 1― 燃 烧 室 ； 2― 点 火 管 ； 3―测温管；4―外壳
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四．循环型蒸发器的主要类型及其性 能比较
常用循环型蒸发器的结构特点及主要性能汇 总于表6-1。
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二．热量衡算
加热蒸汽消耗量
Q D(H hc ) WH ' (F W )h1 Fh0 QL
冷凝水在饱和温度下排出时