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蒸发原理蒸发的介质及二次蒸汽的利用

2011年04月22日 作者:圣亚

一、蒸发原理

蒸发使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽,从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为蒸发,所采用的设备称为蒸发器。蒸发操作广泛应用于化工、石油化工、制药、制糖、造纸、深冷、海水淡化及原子能等工业中。

 

二、蒸发介质

被蒸发的溶液可以是水溶液,也可以是其它溶剂的溶液,而化学工业中以蒸发水溶液为主,故本章只限于讨论水溶液的蒸发。蒸发操作中的热源常采用新鲜的饱和水蒸气,又称生蒸汽。从溶液中蒸出的蒸汽称为二次蒸汽,以区别于生蒸汽。在操作中一般用冷凝方法将二次蒸汽不断地移出,否则蒸汽与沸腾溶液趋于平衡,使蒸发过程无法进行。若将二次蒸汽直接冷凝,而不利用其冷凝热的操作称为单效蒸发。若将二次蒸汽引到下一蒸发器作为加热蒸汽,以利用其冷凝热,这种串联蒸发操作称为多效蒸发器

 

三、蒸发器操作环境

蒸发操作可以在加压、常压或减压下进行,工业上的蒸发操作经常在减压下进行,这种操作称为真空蒸发器。真空操作的特点在于:①减压下溶液的沸点下降,有利于处理热敏性物料,且可利用低压强的蒸汽或废蒸汽作为热源。②溶液的沸点随所处的压强减小而降低,故对相同压强的加热蒸汽而言,当溶液处于减压时可以提高传热总温度差;但与此同时,溶液的粘度加大,使总传热系数下降。③真空蒸发器系统安徽体彩网要求有造成减压的装置,使系统的投资费和操作费提高。

 

四、海水淡化蒸发器

一般情况下,经浓缩后的液体为产品,二次蒸汽冷凝液则被排除;但在海水淡化操作中,二次蒸汽的冷凝液为所要求的产品,即淡水,浓缩后的残液则被废弃。蒸发过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热过程,溶剂的汽化速率由传热速率控制,故蒸发属于热量传递过程,但又有别于一般传热过程,因为蒸发过程具有下述特点:
1)传热性质 传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝,另一侧为溶液进行沸腾,故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。
2)溶液性质 有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫、高温下易分解或聚合;溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大,腐蚀性逐渐加强。
3)溶液沸点的改变 含有不挥发溶质的溶液,其蒸气压较同温度下溶剂(即纯水)的为. 低,换言之,在相同压强下,溶液的沸点高于纯水的沸点,故当加热蒸汽一定时,蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。溶液浓度越高这种现象越显著。
4)泡沫夹带 二次蒸汽中常夹带大量液沫,冷凝前必须设法除去,否则不但损失物料,而且要污染冷凝设备。
5)能源利用 蒸发时产生大量二次蒸汽,如何利用它的潜热,是蒸发操作中要考虑的关键问题之一。

鉴于以上原因,蒸发器的结构必须有别于一般的换热器。 


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