D(Hs – hs) + Fh0 = (F – W)h + WH + Q l
则 D F h h0 W H h Ql
Hs hs
0℃液体焓为零（基准）、忽略浓缩热：
h s = C*Ts – 0 = C*Ts； h0 = C0t0 – 0 = C0t0 ； h = Ct – 0 = Ct； 则 D(Hs – C*Ts) + FC0t0 = (F – W)Ct + WH +Ql
试求：（1）蒸发量W；（2）原料液温度分别为30℃。80℃与120℃ 时的加热蒸汽消耗量D，并 比较它们的经济性；（3）30℃，80℃， 120℃进料下所需的传热面积A.
解：（1）蒸发量W
W=F(1-x0/x)=2000(1-0.1/0.3)=1333kg/h
（2）加热蒸汽消耗量D D=[F(Ct-C0t0)+Wr+Q1]/R
依据： 物料衡算式、 焓衡算式、 传热速率方程式
一、蒸发量的计算
总 F=L+W
溶质不挥发 Fx0 = Lx = (F – W)x

W

F
1
x0
x
, or, x

Fx0 F W
二、加热蒸汽消耗量的计算
蒸汽在饱和温度下排出冷凝液
DHs + Fh0 = Lh + WH + Dhs + Ql
C0 = C*(1 – x0) + CBx0 C = C*(1 – x) + CBx
C*溶剂 、CB溶质 kJ/kg.K
当x<0.2 C0 ≈ C*(1 – x0)
C ≈ C*(1 – x)
若忽略浓缩热
则
D

F
Ct
C0t0 W H
Hs CTs
Ct

Ql
∵ Hs – C*Ts = R H – Ct ≈ r (H – C*T= r 若C ≈ C*)
冷凝液 D,Ts,hs
F W L D kg/h , x0 x 质量%, Ts, T1', t0 t, ℃, Hs hs H h kJ/kg , c0,c kJ/(kg.K) , Q l kJ/h
计算项目：蒸发量W kg/h ；加热蒸汽消耗量 D（Q）kg/h ； 蒸发器的传热面积 A m2
已知条件：生产任务与操作条件------原料液的流量F、温度t0、浓度x0(质量分率) ； 完成液的浓度x； 加热蒸汽的压强ps(pa)(Ts)； 冷凝器内的压强P(pa)
悬筐
列文
单效外循环
搅拌薄膜
刮板 升膜
降膜
三效升降膜
浸没燃烧
蒸发器
果汁蒸发器
三效蒸发器
6.3 单效蒸发的计算 单效蒸发计算示意图 —P394 图6-13 符号说明
二次蒸汽 W,T1',H
蒸发室
原料 F, x0, t0, c0 , h0
热损失 Ql
加热蒸汽D,Ts,Hs
加热室 A
完成液 L=F --W, x, t, c, h
压强为40kpa, 200kpa饱和蒸汽的汽化潜热分别为2312和2205kJ/kg
Rs1

bd1
dm

Rs 2
d1 d2

d1
2d
2
P291,关键是α２的提高,减少污垢、提高流速等
α1不凝性气体排放
例1 单效蒸发计算
在单效蒸发器中每小时将2000 kg的某种水溶液从10 ℅连续浓 缩到30 ℅，蒸发操作的平均压强为40 kpa，相应的溶液沸点为 80℃，加热蒸汽绝压为200 kpa，原料液的比热为3.77kJ/kg.K，蒸 发器的热损失为12000W，假设溶液的稀释热可忽略，不考虑C与C0 的区别，若K=1500 W/(m2.K)，
３．物料的工艺特性， 析晶、结垢、分解、热敏性、 高粘、强腐蚀
设备差异： 与换热器相比 加热室 ＋ 分离室（蒸发室）
详细在后面介绍
重点：
１．根据任务选择与设计蒸发器
２．如何提高设备的生产能力和经济性
可以替代的节能新单元操作： 膜分离技术等
用于海水脱盐，低浓度组分提取，药物浓缩，菌种等热敏
性物质处理
6.2 蒸发器的形式 一 结构和特点
P285 图6-5，6-6，6-7、10
浸没燃烧式：烟道气直接式 直接接触式蒸发器.swf P286 图6-8 二 选型
原则:满足工艺要求、保证质量，能力大，简单方便，经济。
三 辅助装置
P287 图6-9、10
除沫器 除沫器的主要形式.swf 冷凝器干式逆流高位冷凝 器.swf 真空装置---气体压送装置
Q = D(Hs – hs) or Q = DR （热损失通过溶液再从外壁面走） 或 对于标准型的（热损失直接通过外壁面走）Q传 = DR -- Ql Δ tm = Δ t = Ts – t沸点
A D Hs hs DR K Ts t K Ts t
K
1
1
1

D F Ct C0t0 Wr Ql
Rs
如沸点进料t0 = t, 又C ≈ C0 及 Ql = 0 则 D = W(H – Ct)/R ≈ W r/ R or D/W = (H – Ct)/R ≈ r/R--单位蒸汽消耗量 表示经济程度，1~1.1
三、 蒸发器的传热面积
A Q K tm
缺点：1） μ ↗、α ↙、K↙； 2） 减压装置、能耗。
流程： 叙述 P281 图6-1 传热过程 蒸发基本流程.swf
冷却水
混
合
二次蒸汽冷Βιβλιοθήκη 凝器原料液
蒸发室
加热蒸汽 加 热 室 冷凝水 疏水器
完成液
分离器
缓冲罐 水
不凝气体 真空泵
特点：
１. 沸点升高， Δ t 变小
２．节省能源 ， 大量汽化 大量蒸汽消耗
化工原理（上册）
化工原理
6 蒸发 6.1 概述
定义： 浓缩溶液 不挥发溶质与挥发性溶剂分离，获得浓度 高的溶液或溶剂； 加热（生）蒸汽、二次蒸汽，蒸发器
分类： 蒸汽利用： 单效、多效蒸发； 压力： 常压蒸发，加压蒸发，减压（真空）蒸发.
减压（真空） 优点： 1） 省传热面积； 2） 利用 低压（废热）蒸汽； 3） 适用热敏性溶液； 4） 热损失减少。
加热室+分离室
循环型 : 自然循环型--中央循环型中央循环管式蒸发器.swf、 悬筐式悬筐蒸发器.swf 、外热式外加热式蒸发器.swf、 列文式列文式蒸发器.swf 强制循环型 强制循环管式蒸发器.swf P282 图6-2、6-3，6-4
单程式（不循环）：升膜升膜式蒸发器.swf、 降膜降膜式蒸发 器.swf、升-降膜、刮板式转子式刮板蒸发器.swf、搅拌薄膜