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蒸發(fā)原理蒸發(fā)的介質(zhì)及二次蒸汽的利用
2011年04月22日 作者：圣亞 次
一、蒸發(fā)原理
蒸發(fā)使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)濃度提高的單元操作稱為蒸發(fā)，所采用的設(shè)備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)操作廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、制藥、制糖、造紙、深冷、海水淡化及原子能等工業(yè)中。
二、蒸發(fā)介質(zhì)
被蒸發(fā)的溶液可以是水溶液，也可以是其它溶劑的溶液，而化學(xué)工業(yè)中以蒸發(fā)水溶液為主，故本章只限于討論水溶液的蒸發(fā)。蒸發(fā)操作中的熱源常采用新鮮的飽和水蒸氣，又稱生蒸汽。從溶液中蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，以區(qū)別于生蒸汽。在操作中一般用冷凝方法將二次蒸汽不斷地移出，否則蒸汽與沸騰溶液趨于平衡，使蒸發(fā)過程無法進行。若將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作稱為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽引到下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷凝熱，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)器。
三、蒸發(fā)器操作環(huán)境
蒸發(fā)操作可以在加壓、常壓或減壓下進行，工業(yè)上的蒸發(fā)操作經(jīng)常在減壓下進行，這種操作稱為真空蒸發(fā)器。真空操作的特點在于：①減壓下溶液的沸點下降，有利于處理熱敏性物料，且可利用低壓強的蒸汽或廢蒸汽作為熱源。②溶液的沸點隨所處的壓強減小而降低，故對相同壓強的加熱蒸汽而言，當(dāng)溶液處于減壓時可以提高傳熱總溫度差；但與此同時，溶液的粘度加大，使總傳熱系數(shù)下降。③真空蒸發(fā)器系統(tǒng)要求有造成減壓的裝置，使系統(tǒng)的投資費和操作費提高。
四、海水淡化蒸發(fā)器
一般情況下，經(jīng)濃縮后的液體為產(chǎn)品，二次蒸汽冷凝液則被排除；但在海水淡化操作中，二次蒸汽的冷凝液為所要求的產(chǎn)品，即淡水，濃縮后的殘液則被廢棄。蒸發(fā)過程的實質(zhì)是傳熱壁面一側(cè)的蒸汽冷凝與另一側(cè)的溶液沸騰間的傳熱過程，溶劑的汽化速率由傳熱速率控制，故蒸發(fā)屬于熱量傳遞過程，但又有別于一般傳熱過程，因為蒸發(fā)過程具有下述特點：
1)傳熱性質(zhì) 傳熱壁面一側(cè)為加熱蒸汽進行冷凝，另一側(cè)為溶液進行沸騰，故屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過程。
2)溶液性質(zhì) 有些溶液在蒸發(fā)過程中有晶體析出、易結(jié)垢和生泡沫、高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發(fā)過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強。
3)溶液沸點的改變 含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，其蒸氣壓較同溫度下溶劑(即純水)的為. 低，換言之，在相同壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，故當(dāng)加熱蒸汽一定時，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)水的溫度差。溶液濃度越高這種現(xiàn)象越顯著。
4)泡沫夾帶 二次蒸汽中常夾帶大量液沫，冷凝前必須設(shè)法除去，否則不但損失物料，而且要污染冷凝設(shè)備。
5)能源利用 蒸發(fā)時產(chǎn)生大量二次蒸汽，如何利用它的潛熱，是蒸發(fā)操作中要考慮的關(guān)鍵問題之一。
鑒于以上原因，蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)必須有別于一般的換熱器。
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