结合溶液沸点-压力关系，可以求出。
经验上，一般在1~3℃，鉴于第III效溶液密度最小，
" i
也最小，在保证在
1~3 ℃的范围内，第III效最小，其余各效依次增加。
I效：
1"
3
2
F0
W1
W2 F0
W3
II效：
"2
32
F0
W2 F0
W3
III效：
"3
3 2 F0 W3 F0
3）、2次蒸汽流动压降引起温差损失
'" i
2次蒸汽由前一效流入下一效的过程中，克服阻力造成压强降低，由于压 强降低引起的温差损失。
通常根据经验，一般为0.5~1.5℃，
常取
'" i
1 ℃,i≥2
4、气液相温度平衡方程
ti Ti (i' "i "i' ), i 1, 2, 3
5、求解多效蒸发的参数
对于n效蒸发系统设计计算，已知量通常为物料进口量、进料浓度，料液初始温 度，生蒸汽的温度（压力），末效蒸汽的温度（压力），出料料液浓度，各效传热 系数，联立物料系统恒算方程（n个），系热量恒算方程（4n-2个），气液相温平 衡方程（n个），传热速率方程（3n-1个），构成一（9n-3个）非线性方程组，即 可求解出多效蒸发的参数。
T3
W1 T1 I
T0 D0
x1 t1
T0
W4 T2
废液闪蒸
x4 t2
尾气冷凝冷却器
tl1
tl2
t5
蒸发工艺计算模型
1、系统物料恒算
I效： II效：
F0 x0 (F0 W1 W2 W3 )x1 F0 x0 (F0 W2 W3 )x2
III效：
F0 x0 (F0 W3 )x3
闪蒸1：
F0 x0 (F0 W1 W2 W3 W4 )x4
– 微孔过滤分离：由于气体与液体的 微粒大小不同，液体与气体混合一 起流动时，如果必须通过微孔过滤， 就象过筛一样，气体通过了，而液 体被拦截而留在微孔过滤器上，并 在重力的作用下下流至分离器底部 排出。
分离器设计
设计原则 分离效果好
选型要求 分离要求比较低的，选择重力沉降分离
适应的分离负荷范围 分离要求一般的，选择普通的折流分离（挡
W1(H1 h4 ) D2r3 W2 (H2 h4 ) D3r3
蒸发工艺计算模型
r 饱和水的汽化潜热 i 可用多项式进拟合:
ri 2466.9049 1.5843Ti 0.0049Ti2
kJ/kg
饱和水的比热容可用多项式进行拟合:
cwi 7.96 109 t3 1.56 105 t2 0.0014t 4.2065 溶液的焓
妥善设计的蒸汽再压缩蒸发器的能 量利用率可胜过3~5效的多效蒸发 装置。此种蒸发器只在启动阶段需 要加热蒸汽，故在缺水地区、船舶 上尤为适用。
蒸发系统能量利用
排出的冷凝水减压，使减压后的冷凝水因过 热产生自蒸发现象。汽化的蒸汽可与二次蒸 汽一并进入后一效的加热室，于是，冷凝水 的显热得以部分地回收利用。
其他接管
介质体积流量，m3 / h
d 4Vs πu
MATLAB工具箱函数求解非线性方程组分2步：先建立待求解的非线性方程组的m 函数；然后凭经验设置初始点和选择项options，用函数fslove求解方程组。
常用蒸发器传热系数K的经验值
蒸发器的型式
标准式（自然循环） 标准式（强制循环）
悬筐式 升膜式 降膜式
总传热系数K, W / (m2K)
600～3000 1200～6000 600～3000 1200～6000 1200～3500
液体密度
分离室直径的计算式为
D 0.0188(VGmax )0.5 ue
分离器直径，m 气体最大体积流量，m3/h
分离器中气体流速，m/s
ue Vt
液体体积流量，m3/h
分离室高度的计算式为
HL
VLt 47.1D2
液体高度，m
停留时间，min
分离室入口接管的计算式为
分离室出口接管
气相出口不小于等于连接管道的直径 液相出口流速≤1m/s
多效蒸发系统设计
内容
• 蒸发设备 • 多效蒸发系统 • 蒸发工艺计算模型 • 主要结构尺寸计算 • 蒸发系统的辅助设备选型
蒸发设备操作特点
• 常见的蒸发是间壁两侧分别为蒸汽冷凝和液体沸腾的 传热过程，蒸发器也就是一种换热器。
• 蒸发操作特点：
– 沸点升高
• 蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在工作压力下溶液的蒸 气压较同温度下纯溶剂的蒸汽压低，使溶液的沸点高于纯溶 液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸汽温度 一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂 1 的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
– 折流分离：由于气体与液体的密度不同， 液体与气体混合一起流动时，如果遇到 阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯 性，继续有一个向前的速度，向前的液 体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向 下汇集到一起，通过排放管排出。
– 旋流分离：由于气体与液体的密度不同， 液体与气体混合一起旋转流动时，液体 受到的离心力大于气体，所以液体有离 心分离的倾向，液体附着在分离壁面上 由于重力的作用向下汇集到一起，通过 排放管排出。
非常宽
板分离）或者普通的离心分离（旋流分离）
体积小 阻力小 工作稳定
要求较高的，选择填料分离 要求高的，选择丝网分离 要求很高的，选择微孔过滤分离
分离器设计
• 结构设计
– 执行标准：HGT20570.8-95气液分离器设计
• 分离器中的气速
系数
0.5
Vt
=K s
L G G
气体密度
浮动（沉降）流速
表 4-1 常用蒸发器传热系数的经验值
蒸发器型式
传热系数 K（W.m-2.K-1）
垂直短管型
中央循环式、悬筐式
800～2500
垂直长管型
自然循环
1000~3000
强制循环
2000~10000
旋转刮板式：
液体粘度 1mPa·S
2000
100mPa·S
1500
10000mPa·S
600
多效蒸发加料方式
浓缩液热量利用 1）预热料液-换热器 2）分级减压闪蒸-闪蒸蒸汽补充到相应各效 的二次蒸汽系统加以利用，同时使浓缩液继 续浓缩，提高排出浓度
多效蒸发系统实例
蒸发工艺计算模型
W3 T3
III
闪蒸
x0
x3
F0
t3
t01
T2
D3 T3
III效凝液闪蒸
进料预热
t0
T3
W2 T2 II x2 t2
T1 D2 T3 II效凝液闪蒸
分离器简化计算
• 分离室体积的计算式为
V W 3600 ρ U
二次蒸汽流量，kg/h
蒸发体积强度
二次蒸汽密度 kg / m3
一般允许值为 1.1～ 1.5 m3/ m3 s
为方便起见，各效分离室的尺寸可取一致
• 分离室的高度和直径的确定
（1）H : D 1～2 （2）H 1.8
（3）V π D2H 4
2、系统热量恒算
I效： II效： III效： 闪蒸1： 闪蒸2：
闪蒸3：
(F0 W2 W3 )(h1 h2 ) W1r1 D0r0 (F0 W3 )(h2 h3 ) W2r2 W1r1 F0 (h01 h3 ) W3r3 (W2 W4 )r2 (F0 W1 W2 W3 )(h1 H2 ) W4r2
ti
Ti1
Ti
(
' i
"i
'" i
)
1）、溶液沸点升高引起的温差损失
' i
用吉辛科法或杜林经验法则，需要查阅手册的图表或通过实验测定
也可参考已有工程经验进行估算
2）、液层静压引起的温差损失
" i
静压强导致溶液沸点升高，其值即为液层静压引起的温差损失
"i Ti, pm Ti, p
Pm
P
gl 2
分离器设计
– 填料分离：由于气体与液体的密度 不同，液体与气体混合一起流动时， 如果遇到阻挡，气体会折流而走， 而液体由于惯性，继续有一个向前 的速度，向前的液体附着在阻挡填 料表面上由于重力的作用向下汇集 到一起，通过排放管排出。
– 丝网分离：由于气体与液体的微粒 大小不同，液体与气体混合一起流 动时，如果必须通过丝网，就象过 筛一样，气体通过了，而液体被拦 截而留在丝网上，并在重力的作用 下下流至分离器底部排出。
多效蒸发加料方式
图4-23 平流加料三效蒸发流程
二次蒸汽多次利用，但料液每效单独进出。 此种加料方式对易结晶的物料较为适合
蒸发系统能量利用
多效蒸发的末效多处于负压操作，二次蒸汽 的温位过低而难以再次利用。但是，可以在 前几效蒸发器中引出部分二次蒸汽（称为额 外蒸汽）移作它用
图4-25a．所示为机械压缩，一般可 用轴流式或离心式压缩机完成；图 4-25b．所示为蒸汽动力压缩，即使 用蒸汽喷射泵，以少量高压蒸汽为 动力将部分二次蒸汽压缩井混合后 一起进入加热室作加热剂用。
主要结构尺寸计算
• 加热器
– 固定管板式换热器分离器设计
• 工作原理分类：
– 重力沉降分离：由于气体与液体的密度 不同，液体在与气体一起流动时，液体 会受到重力的作用，产生一个向下的速 度，而气体仍然朝着原来的方向流动， 也就是说液体与气体在重力场中有分离 的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集 在一起通过排放管排出。
物料与二次蒸汽同方向相继通过各效。由于 前效压强较后效高，料液可藉此压强差自动 地流向后一效而无须泵送。在多效蒸发中， 最后一效常处于负压下操作，完成液的温度 较低，系统的能量利用较为合理。但对于并 流加料，末效溶液浓度高、温度低、粘度大， 传热条件较劣，往往需要较前几效更大的传 热面积。