模塊四蒸發(fā)技術(shù)教學(xué)培訓(xùn)課件03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)3根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的生產(chǎn)能力以及物料特性選擇蒸發(fā)設(shè)備。通過計算蒸確定發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度、加熱蒸汽的消耗量、傳熱面積、熱損、溶液沸點以及傳熱溫差損失等。并能提出提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)4能力目標(biāo)學(xué)習(xí)要求與目標(biāo)1.具有能選擇適合生產(chǎn)工藝條件、操作與維修簡便、設(shè)備投資費用合理的蒸發(fā)設(shè)備的能力。知識目標(biāo)1.掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝條件的要求和蒸發(fā)物料的工藝特性。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)誠實守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務(wù)1選擇蒸發(fā)分離設(shè)備03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)5掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝條件的要求和蒸發(fā)物料的工藝特性，能選擇適合生產(chǎn)工藝條件、操作與維修簡便、設(shè)備投資費用合理的蒸發(fā)設(shè)備。

子任務(wù)1選擇蒸發(fā)分離設(shè)備03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)6蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式較多，選用和設(shè)計時，要在滿足生產(chǎn)任務(wù)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能兼顧生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便及經(jīng)濟(jì)性好等因素。選用時主要應(yīng)考慮如下原則：（1）要有較高的傳熱系數(shù)，能滿足生產(chǎn)工藝的要求。（2）生產(chǎn)能力較大。（3）構(gòu)造簡單，操作維修方便。（4）能適應(yīng)所蒸發(fā)物料的工藝特性。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)7蒸發(fā)物料的物理、化學(xué)性質(zhì)常常使一些傳熱系數(shù)高的蒸發(fā)器在使用上受到限制。因此，在選型時，能否適應(yīng)所蒸發(fā)物料的工藝特性，是首要考慮的因素。蒸發(fā)物料的工藝特性包括粘度、熱敏性、結(jié)垢、有無結(jié)晶析出、發(fā)泡性及腐蝕性等。（1）對于粘度大的物料不適宜選擇自然循環(huán)型，選用強(qiáng)制循環(huán)型或降膜式蒸發(fā)器為宜。通常，自然循環(huán)型適用的粘度范圍為0.01-0.1Pa.s。（2）對于熱敏性物料應(yīng)選用停留時間短的各種膜式蒸發(fā)器設(shè)備，且常用真空操作以降低料液的沸點和受熱程度。（3）對易結(jié)垢的料液，無論蒸發(fā)何種料液，蒸發(fā)器長久使用后，傳熱面上總會有污垢生成。垢層的導(dǎo)熱系數(shù)小，因此對易結(jié)垢的溶液，宜選取管內(nèi)流速大的強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)8（4）有結(jié)晶析出的物料，一般應(yīng)采用管外沸騰型蒸發(fā)器，如強(qiáng)制循環(huán)式、外加熱式等。（5）易發(fā)泡的溶液在蒸發(fā)時會生成大量層層重疊不易破碎的泡沫，充滿了整個分離室后即隨二次蒸汽排出，不但損失物料，而且污染冷凝器。蒸發(fā)這種溶液宜采用外熱式蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器或升膜蒸發(fā)器。若將中央循環(huán)管蒸發(fā)器和懸筐蒸發(fā)器的分離室設(shè)計大一些，也可用于這種溶液的蒸發(fā)。（6）對處理腐蝕性物料的蒸發(fā)器，應(yīng)選用耐腐蝕的材料，如不透性石墨及合金材料等。（7）溶液的處理量也是選型應(yīng)考慮的因素。要求傳熱面大于10m2時，不宜選用刮板攪拌薄膜蒸發(fā)器，要求傳熱面在20m2以上時，宜采用多效蒸發(fā)操作。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)9歸納與總結(jié)：根據(jù)生產(chǎn)工藝條件的要求和蒸發(fā)物料的工藝特性，能選擇適合生產(chǎn)工藝條件、操作與維修簡便、設(shè)備投資費用合理的蒸發(fā)設(shè)備。

模塊四蒸發(fā)技術(shù)教學(xué)培訓(xùn)課件03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)12根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的生產(chǎn)能力以及物料特性選擇蒸發(fā)設(shè)備。通過計算蒸確定發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度、加熱蒸汽的消耗量、傳熱面積、熱損、溶液沸點以及傳熱溫差損失等。并能提出提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)13能力目標(biāo)學(xué)習(xí)要求與目標(biāo)1.具有能根據(jù)計算結(jié)果和生產(chǎn)工藝的要求提出提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施的能力。知識目標(biāo)1.掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝條件計算蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度、蒸汽消耗量、傳熱平均溫差、總傳熱系數(shù)以及傳熱面積等。素質(zhì)目標(biāo)1.培養(yǎng)誠實守信、團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛崗敬業(yè)精神；2.培養(yǎng)安全、環(huán)保、健康生產(chǎn)意識；3.培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度及質(zhì)量意識，具備工程管理能力；4.培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力；5.創(chuàng)新能力培養(yǎng)等。子任務(wù)2確定蒸發(fā)設(shè)備裝置的工藝參數(shù)03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)14掌握根據(jù)生產(chǎn)工藝條件計算蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度、蒸汽消耗量、傳熱平均溫差、總傳熱系數(shù)以及傳熱面積等。能根據(jù)計算結(jié)果和生產(chǎn)工藝的要求提出提高蒸發(fā)強(qiáng)度的措施。子任務(wù)2確定蒸發(fā)設(shè)備裝置的工藝參數(shù)03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)15一、蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度由上式可以看出蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力僅反映蒸發(fā)器生產(chǎn)量的大小，而引入蒸發(fā)強(qiáng)度的概念卻可反映蒸發(fā)器的優(yōu)劣。蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度簡稱蒸發(fā)強(qiáng)度，是指單位時間單位傳熱面積上所蒸發(fā)的水量，即

U——蒸發(fā)強(qiáng)度，kg/(m2·h)蒸發(fā)強(qiáng)度通?？捎糜谠u價蒸發(fā)器的優(yōu)劣，對于一定的蒸發(fā)任務(wù)而言，若蒸發(fā)強(qiáng)度越大，則所需的傳熱面積越小，即設(shè)備的投資就越低。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)16若不計熱損失和濃縮熱，料液又為沸點進(jìn)料，可得提高蒸發(fā)強(qiáng)度的主要途徑是提高總傳熱系數(shù)K和傳熱溫度差Δtm。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)17二、加熱蒸汽消耗、蒸發(fā)器傳熱面積1.加熱蒸汽的消耗量蒸發(fā)計算中，加熱蒸汽消耗量可以通過熱量衡算來確定。單效蒸發(fā)作熱量衡算，在穩(wěn)定連續(xù)的蒸發(fā)操作中，當(dāng)加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排出時，單位時間內(nèi)加熱蒸汽提供的熱量為：

03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)18蒸汽所提供的熱量主要用于以下三方面：（1）將原料從進(jìn)料溫度t1加熱到沸點溫度tf，此項所需要的顯熱為Q1:（2）在沸點溫度tf下使溶劑汽化，其所需要的潛熱為Q2:（3）補(bǔ)償蒸發(fā)過程中的熱量損失QL：03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)1903任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)20（1）求25%食鹽水溶液的比熱容。NaCl的比熱容為0.838kJ/(kg·K),水的比熱容為4.187kJ/(kg·K),則25%食鹽水溶液的比熱容：kJ/(kg·K)03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)21（2）欲將操作條件下比熱容為3.7kJ/(kg·K)的11.6%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的NaOH溶液濃縮到18.3%，已知溶液的初始溫度為293K，溶液的沸點為337.2K，加熱蒸汽的壓強(qiáng)約為0.2MPa，每小時處理的原料量為1t，設(shè)備的熱損失按熱負(fù)荷的5%計算。試求加熱蒸汽消耗量。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)2203任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)232.傳熱面積的計算蒸發(fā)器的傳熱面積可通過傳熱速率方程求得，即：A—蒸發(fā)器的傳熱面積，m2;

K—蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)，W/(m2?K)；Δtm—傳熱平均溫度差，℃；Q—蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，W或kJ/kg。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)2403任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)2503任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)2603任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)273.溶液的沸點和傳熱溫差損失溶液中含有溶質(zhì)，故其沸點必然高于純?nèi)軇┰谕粔毫ο碌姆悬c。溶液的沸點與溶液的種類，濃度和壓力有關(guān)。蒸發(fā)操作的壓力通常取冷凝器的壓力，由已知條件給定。因此，在該壓力下純水的沸點（即二次蒸汽的飽和溫度）T’為已知。由于下述原因，溶液的沸點高于T’:

（1）溶液的沸點升高，記為’常為溶液在常壓下因溶質(zhì)存在而較純?nèi)軇ㄋ┑姆悬c升高值，即其中tA為常壓下溶液的沸點，可由手冊查取。式中T’和r’均指操作壓力下二次蒸汽的飽和溫度和汽化潛熱。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)28（2）液體靜壓頭的影響，其引起的沸點上升值記為液柱靜壓頭引起的溶液沸點升高,蒸發(fā)器加熱室中有一定液位，表示，其值用料液高度一半處的壓力，進(jìn)行近似計算。式中tav、tb分別為pav、p＇壓力水蒸汽的飽和溫度。因液面下的壓力比液面表面壓力高，則液面下的沸點比液面上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引起的溶液沸點升高，以03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)29（3）二次蒸汽流動阻力，其引起的沸點上升值記為

該損失是二次蒸汽由分離室出口到冷凝器之間的壓降所造成的溫度差損失，通常取=1℃。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)30在單效蒸發(fā)器中每小時將5400kg、20%NaOH水溶液濃縮至50%。原料液溫度為60℃，比熱容為3.4kJ/（kg·℃），加熱蒸汽與二次蒸汽的絕對壓強(qiáng)分別為400kPa及50kPa。操作條件下溶液的沸點為126℃，總傳熱系數(shù)Ko為1560W/（m2·℃）。加熱蒸汽的冷凝水在飽和溫度下排除。熱損失可以忽略不計。試求：考慮濃縮熱時：①加熱蒸汽消耗量及單位蒸汽耗量；②傳熱面積。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)31查出加熱蒸汽、二次蒸汽及冷凝水的有關(guān)參數(shù)為400kPa：蒸汽的焓H=2742.1kJ/kg汽化熱r=2138.5kJ/kg冷凝水的焓hw=603.61kJ/kg溫度T=143.4℃50kPa：蒸汽的焓H′=2644.3kJ/kg汽化熱r′=2304.5kJ/kg溫度T′=81.2℃考慮濃縮熱時03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)3203任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)33三、提高蒸發(fā)強(qiáng)度的途徑：1.提高傳熱溫度差提高傳熱溫度差可從提高熱源的溫度或降低溶液的沸點等角度考慮，工程上通常采用下列措施來實現(xiàn)：（1）真空蒸發(fā)真空蒸發(fā)可以降低溶液沸點，增大傳熱推動力，提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，同時由于沸點較低，可減少或防止熱敏性物料的分解。（2）高溫?zé)嵩刺岣擀m的另一個措施是提高加熱蒸汽的壓力，但這時要對蒸發(fā)器的設(shè)計和操作提出嚴(yán)格要求。一般加熱蒸汽壓力不超過0.6～0.8MPa。對于某些物料如果加壓蒸汽仍不能滿足要求時，則可選用高溫導(dǎo)熱油、熔鹽或改用電加熱，以增大傳熱推動力。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)342.提高總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)主要取決于溶液的性質(zhì)、沸騰狀況、操作條件以及蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)等。這些已在前面論述，因此，合理設(shè)計蒸發(fā)器以實現(xiàn)良好的溶液循環(huán)流動，及時排除加熱室中不凝性氣體，定期清洗蒸發(fā)器（加熱室內(nèi)管），均是提高和保持蒸發(fā)器在高強(qiáng)度下操作的重要措施。蒸汽中含1%不凝性氣體，傳熱總系數(shù)下降60%，所以在操作中，必須密切注意和及時排除不凝性氣體。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)353.合理選擇蒸發(fā)器蒸發(fā)器的選擇應(yīng)考慮蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，如溶液的粘度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性，以及是否容易結(jié)垢、結(jié)晶等情況。如熱敏性的食品物料蒸發(fā)，由于物料所承受的最高溫度有一定極限，因此應(yīng)盡量降低溶液在蒸發(fā)器中的沸點，縮短物料在蒸發(fā)器中的滯留時間，可選用膜式蒸發(fā)器。對于腐蝕性溶液的蒸發(fā)，蒸發(fā)器的材料應(yīng)耐腐蝕。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)364.提高傳熱量提高蒸發(fā)器的傳熱量，必須增加它的傳熱面積。在操作中，應(yīng)密切注意蒸發(fā)器內(nèi)液面高低。如在膜式蒸發(fā)器中，液面應(yīng)維持在管長的0.2-0.25處，才能保證正常的操作。在自然循環(huán)式蒸發(fā)器中，液面在管長0.3-0.5處時，溶液循環(huán)良好，這時汽液混合物從加熱管頂端涌出，達(dá)到循環(huán)的目的。液面過高，加熱管下部所受的靜壓強(qiáng)過大，溶液達(dá)不到沸騰；液面過低則不能造成溶液循環(huán)。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)37四、提高多效蒸發(fā)加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)性的其他措施1.額外蒸汽的引出多效蒸發(fā)中，可在前幾效引出部分二次蒸汽，作為其它加熱設(shè)備的熱源。引出額外蒸汽時，生蒸汽的消耗量增加，但所增加的生蒸汽量小于引出的額外蒸汽總量，從總體來看，生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性提高了。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)382.冷凝水的閃蒸上一效的冷凝水溫度較高，可將其通過閃蒸器減壓至下一效加熱室的壓力，則冷凝水由于過熱將閃蒸，產(chǎn)生部分蒸汽。將它和上一效的二次蒸汽一起作為下一效的加熱蒸汽，就相當(dāng)于提高了生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。03任務(wù)三選擇蒸發(fā)設(shè)備與確定工藝參數(shù)393.多效多級閃蒸解決了物料易于在加熱管管壁結(jié)垢的問題，經(jīng)濟(jì)性較高，可利用低壓蒸汽作為熱源，設(shè)備簡單緊湊，不需要高大的廠房，因而近年來應(yīng)用漸廣。動力消耗較大，所需的傳熱面積稍多。另外也不適用于沸