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  • 2022-08-04

蒸发原理、蒸发介质和二次蒸汽的利用

一、蒸发原理

蒸发是一种单元操作,它使含有非挥发性溶质的溶液沸腾并蒸发,除去蒸汽,从而提高溶液中溶质的浓度。使用的设备叫做蒸发。蒸发广泛应用于化工、石化、制药、制糖、造纸、低温、海水淡化和原子能等行业。

二、蒸发介质

蒸发的溶液可以是水溶液或其他溶剂的溶液。然而,水溶液的蒸发是化学工业中的主要方法,因此本章仅限于对水溶液蒸发的讨论。新鲜饱和蒸汽,也称为原蒸汽,常用作蒸发的热源。从溶液中蒸馏出来的蒸汽称为二次蒸汽,以区别于原蒸汽。在操作中,二次蒸汽总是通过冷凝除去,否则,蒸汽和沸腾溶液趋于平衡,使得蒸发过程不可能进行。如果二次蒸汽直接冷凝而不利用其冷凝热,这种操作称为单效蒸发。如果将二次蒸汽作为加热蒸汽引入下一个蒸发器以利用其冷凝热,这种串联蒸发操作称为。

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三、蒸发器操作环境

蒸发可以在加压、常压或减压下进行。工业上的蒸发常常是在减压下进行的,这叫做。true 空操作的特点是:①减压下溶液沸点降低,有利于热敏性物料的处理,可利用低压蒸汽或废蒸汽作为热源。②溶液的沸点随着压力的降低而降低,所以对于相同压力的加热蒸汽,溶液在减压时可以增加传热总温差;但同时溶液的粘度增加,总传热系数降低。③要求有减压装置,这样会增加系统的投资和运行费用。

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四、海水淡化蒸发器

一般浓缩液为产品,排除二次蒸汽冷凝液;但在海水淡化操作中,二次蒸汽的冷凝液是所需产品,即淡水,浓缩后的残液被丢弃。蒸发过程的本质是传热壁一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾之间的传热过程。溶剂的蒸发速率受传热速率控制,因此属于传热过程,但又不同于一般的传热过程,因为蒸发过程具有以下特点:
1)传热性质。传热壁的一侧冷凝加热的蒸汽,另一侧沸腾溶液,所以属于壁面两侧流体发生相变的恒温传热。
2)溶液的性质有些溶液在蒸发过程中容易产生结晶沉淀、结垢和泡沫,在高温下容易分解或聚合;溶液的粘度和腐蚀性在蒸发过程中逐渐增加。
3)溶液沸点的变化。含有非挥发性溶质的溶液的蒸汽压为。低于相同温度下溶剂(即纯水)的温度。换句话说,在相同的压力下,溶液的沸点比纯水的沸点高。因此,当加热蒸汽恒定时,蒸发溶液的传热温差小于蒸发水的传热温差。溶液浓度越高,这种现象越明显。
4)泡沫夹带二次蒸汽经常夹带大量的液体泡沫,必须在冷凝前除去,否则不仅损失物料,还会污染冷凝设备。
5)能量蒸发时产生大量二次蒸汽。如何利用其潜热是蒸发操作中需要考虑的关键问题之一。

鉴于以上原因,蒸发器的结构必然不同于一般的换热器。[div][div]


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