2．完成液排出温度较高，可利用显热在减 压下闪蒸增浓，提高完成液组成。
66
二、逆流
缺点 1．辅助设备多，动力消耗大 2．不适于处理热敏性溶液 3．操作复杂，工艺不易稳定
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三、错流
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三、错流
优点 1．兼有并、逆流优点。 2．供料方式可调整。
缺点 操作复杂，需有完善的自动仪表控制系
统来保证实现稳定操作
18
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
19
一．升膜式蒸发器
图6-8 升膜式蒸发器 1―蒸发器；2―分离室；
20
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
21
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
9
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。
10
第六章 蒸发
6.2 蒸发设备 6.2.1 循环型蒸发器
11
一、垂直短管型蒸发器
向蒸发器连续提供足够的热量并及时移除 汽化的溶剂。
3
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。
4
15
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
16
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
17
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。
3．流动阻力引起的沸点升高Δ’’’ 由于管路中流动阻力，使蒸发器内二次蒸汽
的温度高于冷凝器内的温度，称为流动阻力引起 的沸点升高。
一般取经验值 ，从蒸发器至冷凝器 Δ’’’取 1℃～1.5℃，各效之间Δ’’’取为1℃。
54
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 6.3.2 蒸发器的传热面积 6.3.3 蒸发器的生产强度
则有
D Wr Fc0 (t1 t0 ) QL r
若原料液在沸点下加入蒸发器并忽略热损失，则
单位蒸汽消耗量
e D r Wr
42
二．热量衡算
对于单效蒸发， 若忽略水的汽化热随压力的变化，理论上：
e 1
实际上由于热损失和浓缩的热效应等原因
e 1.1
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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 6.3.2 蒸发器的传热面积
不显著，常可忽略。对于这类溶液，其焓值可由 比热容近似计算。以0℃的溶液为基准，则
h0 c0t0
h1 c1t1
原料液 比热容
完成液的 比热容
39
二．热量衡算
水溶液的比热容可由水的比热容和溶质的 比热容近似按线性加和原则计算
c0 cW (1 x0 ) cB x0
c1 cW (1 x1) cB x1
' tB T '
溶液的 沸点
与溶液压力 相等时水的
沸点
48
二．溶液沸点升高的计算
溶液沸点： 与操作压力、溶液种类及其组成有关。
获取
查手册——附录中 估算——杜林规则（Duhring’s rule）
49
二．溶液沸点升高的计算
杜林规则（Duhring’s rule）
一定组成的某种溶液的沸点与相同压力下标 准液体（一般以水为标准液体）的沸点呈线性关 系。
69
四、平流
70
第六章 蒸发
6.4 多效蒸发 6.4.1 多效蒸发的流程 6.4.2 多效蒸发的计算（自学）
71
第六章 蒸发
6.4 多效蒸发 6.4.1 多效蒸发的流程 6.4.2 多效蒸发的计算 6.4.3 多效蒸发与单效蒸发的比较
（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。
29
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
22
四．刮板薄膜蒸发器
图6-12 刮板薄膜蒸发器
23
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。
24
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
25
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。
30
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）
tB ktW y
杜林线 的斜率
杜林线 的截距
50
二．溶液沸点升高的计算
图6-16 NaOH水溶液的杜林线图 51
二．溶液沸点升高的计算
其他压力下溶液的沸点升高，在缺乏实验 数据时可用下面经验公式近似估算，即
f a
操作压力下由 于溶质存在引 起的沸点升高
常压下(101.3kPa) 由于溶质存在引 起的沸点升高
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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 6.3.2 蒸发器的传热面积 6.3.3 蒸发器的生产强度 6.3.4 加热蒸汽的经济性和蒸发过程
的节能措施
58
一．加热蒸气的经济性
加热蒸汽的经济性 1kg加热蒸汽所能蒸发的水分量
EW 1 De
实际蒸发装置中，由于热损失、浓缩热的 存在，其经济性必然小于1。
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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
34
二．热量衡算
对蒸发器作热量衡算
DH Fh0 WH (F W )h1 Dhc QL
26
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。
27
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。
28
三、蒸发器传热的强化及防除垢技术
44
蒸发器的传热面积由传热速率方程计算，即
S0
Q K0tm大多取经 验数值源自由蒸发器 的热量衡 算确定
必须考虑溶 液沸点升高
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一．溶液的温度差损失
单效蒸发传热的有效温度差 tm T t1
单效蒸发传热的理论总温度差 tT T tc
总温度差损失
tT tm t1 tc
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一．溶液的温度差损失
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。
1
第六章 蒸发
6.1 概述
2
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
校正系数
T 2732
f 0.0162 rW
52
二．溶液沸点升高的计算
2．液柱静压头引起的沸点升高Δ″
以液层中部点的压力和沸点代表整个液层的
平均压力和沸点
液层
pm
p '
m gL
2
平均
压力
'' tm tB
液面处 压力 与压力p′对应 的溶液沸点
与的压溶力液p沸m对点应
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二．溶液沸点升高的计算
二．蒸发的概念
图6-1 液体蒸发的简化流程
5
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
6
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
2．前效温度高于后效，进料呈过热状态， 产生自蒸发，各效间可不设预热器。