蒸发浓缩的操作原理.ppt

计算溶液比热的经验公式为：Cp=cpw(1-x)+cpBx（5-19）式中Cp——溶液的比热,kJ/(kg?℃);Cpw——纯水的比热,kJ/(kg?℃);CpB——溶质的比热,kJ/(kg?℃).当x0.2时，上式简化为：Cp=cpw(1-x)（5-19a）联立上两式，得(cp0-cpw)x1=(cp1-cpw)x0（5-20）计算原料液及完成液的比热可分别写成：Cp0=cpw(1-x0)+cpBx0=cpw-(cpw-cpB)x0Cp1=cpw(1-x1)+cpBx1=cpw-(cpw-cpB)x1上式即为完成液比热与原料液比热间的关系式。Fx0=(F-W)x1(cp0-cpw)x1=(cp1-cpw)x0将式5-21代入5-18，并整理得：（5-22）由于H-cpwT≈r(5-23)H?-cpwt1≈r′(5-24)式中r——加热蒸气的汽化热，kJ/kg；r′——二次蒸气的汽化热，kJ/kg。将上两式代入式5-22，并简化得：上式说明加热蒸气的热量用于将原料液加热到沸点、蒸发水分以及向周围的热损失。Q=Dr=Wr′+Fcp0(t1-t0)+QL（5-25）若原料液预热至沸点再进入蒸发器，且忽略热损失，上式简化为：（5-25a）（5-26）式中e——蒸发1kg水分时，加热蒸气的消耗量，称为单位蒸气耗量，kg/kg。3单位蒸气消耗量单效蒸发操作中e≈1，每蒸发1kg的水分约消耗1kg的加热蒸气（由于蒸汽的汽化热随压强变化不大，即r≈r′）；实际蒸发操作中e值约为1.1或更大；温度差的损失的存在；二次蒸汽的气化潜热总是大于加热蒸汽的气化潜热。e值是衡量蒸发装置经济程度的指标。3.1传热面积S0式中S0——蒸发器的传热面积，m2K0——基于外面积的总传热系数；kw/(m2?℃)Δtm——平均温度差，℃Q——蒸发器的热负荷，即蒸发器的传热速率，kw。注意：若加热蒸气的冷凝水在饱和温度下排除，则s0可根据式5-27直接算出，否则应分段计算。下面按前者情况进行讨论。（5-27）3.1.1平均温度差Δtm在蒸发过程中，加热两侧流体均处于恒温、变相状态下，故：式中T——加热蒸气的温度，℃；t——操作条件下溶液的沸点，℃。垢层热阻值可按经验数值估算。管外侧的蒸气冷凝传热系数可按膜式冷凝传热系数公式计算，管内侧溶液沸腾传热系数则按管内沸腾传热系数关联式计算。式中a——对流传热系数，W/(m2?℃)d——管径，mRi——垢层热阻，m2?