化工原理上册天津大学柴诚敬49-50学时.ppt

1,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,2,生产能力,一蒸发器的生产能力,单位时间内蒸发的水分量，其单位为kg/h。,3,二蒸发器的生产强度（蒸发强度）,生产强度,单位时间内单位传热面积上蒸发的水分量，用U表示，其单位为kg/（m2h）。,提高蒸发强度的基本途径是提高总传热系数和传热平均温度差。,4,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 蒸发过程的节能措施,5,加热蒸汽的经济性,1kg加热蒸汽所能蒸发的水分量,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。,一加热蒸气的经济性,6,二蒸发过程的节能措施,为了提高加热蒸汽的经济性，可采用的措施： 1多效蒸发 2额外蒸汽的采出 3热泵蒸发 4冷凝水热量的利用,7,图6-17 蒸汽热泵蒸发流程,二蒸发过程的节能措施,8,第六章 蒸发,6.4 多效蒸发 6.4.1 多效蒸发的流程,9,一、并流,10,1利用各效间压差自动进料，可省去输液泵。 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。 3辅助设备少，装置紧凑，温差损失少。 4操作简便，工艺稳定。,优点,一、并流,11,缺点,后效温度低，组成高，料液黏度增大，降低了传热系数。,一、并流,12,二、逆流,13,二、逆流,1随着料液组成提高，温度相应提高，黏度变化小，各效传热系数相差不大，可充分发挥设备潜力。 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。,优点,14,二、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,15,三、错流,16,三、错流,1兼有并、逆流优点。 2供料方式可调整。,优点,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,17,四、平流,18,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）,19,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,20,一加热蒸汽的经济性,多效蒸发中通过二次蒸汽的再利用而提高加热蒸汽的经济性。 理想情况下，单效蒸发,n效蒸发,实际蒸发操作中，存在热损失，各种温度差损失、浓缩热及不同压力下汽化热的差别等因素。表6-6中列出多效蒸发时单位蒸汽用量的理论值与实际值。,21,二蒸发强度,假设： 单效蒸发与多效蒸发的生产任务和操作条件（包括加热蒸汽压力、冷凝器的操作压力）均相同，且假设各效蒸发器的传热面积及传热系数也与单效蒸发器的相等，则多效蒸发器的生产强度为,多效蒸发中，加热蒸汽经济性的提高是以降低蒸发强度为代价换得的。,22,三溶液的温度差损失,图6-19单效、二效和三效蒸发装置中的温度差损失,23,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,6.4.4 多效蒸发的适宜效数,24,多效蒸发的适宜效数,多效蒸发受如下因素制约，使其效数受到一定限制： 随着效数增加，温度差损失加大。 随着效数的增加，加热蒸汽的经济性提高的幅度降低，在逆流加料蒸发中，动力消耗却加大。 随着效数增加，蒸发强度下降，设备投资费用增大。 为了使蒸发操作有效进行，各效蒸发器中有效温度差不得小于57。,25,第六章 蒸发,6.5 生物溶液的增浓 6.5.1 生物溶液的蒸发,26,一生物溶液的特性,生物溶液具有如下工艺特性： （1）热敏性，溶液中的溶质易粘连到传热壁面上，造成局部过热，甚至焦化。 （2）在蒸发过程中，有些物料中细菌增长很快，而且附着在设备壁面上，因此，要求设备应便于清洗。 （3）溶液的沸点升高小，常可忽略。,27,二.蒸发设备和操作条件的选择,降低操作温度，宜采用真空蒸发 缩短受热时间，设备必须提供很高的传热速率,28,第六章 蒸发,6.5 生物溶液的增浓 6.5.1 生物溶液的蒸发,6.5.2 冷冻浓缩,29,一冷冻浓缩原理和工业方法,冷冻浓缩实质是通过降温使稀溶液中的溶剂（通常为水）以晶体析出，从而提高溶质浓度的操作过程。,冷冻浓缩,30,1. 冷冻浓缩原理,图6-20 冷冻浓缩原理图示,一冷冻浓缩原理和工业方法,31,冷冻浓缩过程,结晶 分离,部分水分从水溶液中结晶析出,冰晶与浓缩液加以分离,层状冻结 悬浮冻结,一冷冻浓缩原理和工业方法,晶层依次沉积在先前由同一溶液所形成的晶层上，是一种单向的冻结,冻结是在受搅拌的冰晶悬浮液中进行的,32,二冷冻浓缩装置,冷冻浓缩结晶装置,直接冷却式真空冻结器 间接冷却式冻结器,冷冻浓缩的分离装置,压榨机 过滤式离心机 洗涤塔 压榨机和洗涤塔的组合,33,练 习 题 目,思考题,作业题: 4、5,1.并流加料的多效蒸发装置中，一般各效的总传热系数逐渐减小，但蒸发量却逐效增加，试分析原因。 2.蒸发操作中，如何提高加热蒸汽的经济性？ 3.如何确定多效蒸发的最佳效数？ 4.提高蒸发器生产强度的途径是什么？,34,蒸发设备,学 习 指 导,本章重点掌握的内容,蒸发器的基本结构 蒸发器的操作特性 蒸发器的适用场合,35