5第五章 蒸发[精].ppt

第五章 蒸发 在蒸发过程中，加热两侧流体均处于恒温、变相状态下，故： Δtm =T-t （5-28） 式中 T——加热蒸气的温度，℃； t——操作条件下溶液的沸点，℃。 3.1.1 平均温度差Δtm 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，m Ri——垢层热阻，m2?℃/W b——管壁厚度，m λ——管材的导热系数，W/(m?℃) 下标i表示管内侧、o表示外侧、m表示平均。 （5-29） 3.1.2 基于传热外面积的总传热系数K0 若加热蒸气的冷凝水在饱和温度下排除，且忽略热损失，则蒸发器的热负荷为： 上面算出的传热面积，应视具体情况选用适当的安全系数加以校正。 Q=Dr (5-30) 3.2 蒸发器的热负荷Q 例题 有一传热面积为30m2的单效蒸发器，将35℃，浓度为20%（质量）的NaOH溶液浓缩至50%（质量）。已知加热用饱和水蒸气的压力为294kN/m2（绝压），蒸发室内压力为19.6 kN/m2（绝压），溶液的沸点为100℃，又蒸发器的总传热系数为1000W/m2?k,热损失可取为传热量的3%，试计算加热蒸气消耗量D和料液处理量F。 解：根据加热蒸气压力和二次蒸气压力，由蒸气表查得： 294 kN/m2（绝压）时：蒸气焓H=2728kJ/kg 冷凝水的焓hw=556.5kJ/kg 汽化热r=2171.5kJ/kg 温度T=132.9℃ 例题 19.6 kN/m2（绝压）时： 蒸气的焓H*=2605kJ/kg 饱和温度T′=59.7℃ 二次蒸气的焓 H′=2605+1.88×(100-59.7)=2681kJ/kg, (1.88为水蒸气的比热,kJ/kg·k) (1) 加热蒸气消耗量D 由传热速率方程得： Q=KA(T-t)=1000×30×(132.9-100)=9.87×105w/m2·℃ (2)?料液流量F DH+Fh0=WH′+(F-W)h1+Dhw+QL 式中是D、H、H′、hw已知量，根据料液、完成液的温度和浓度查图得，原料液的焓h0=120kJ/kg，完成液的焓h1=540kJ/kg 又QL=0.03Q=0.03×9.87×105=29.6kw 代入已知数据 0.445×2728+120F=2681W+540(F-W)+0.455×556.5+29.6 F=0.56kg/s W=0.34kg/s 整理后，得 420F+2141W=958.4 (3)?不考虑溶液的浓缩热时，求料液流量。 已知溶质的比热CB=2.01kJ/kg·k D(H-cpwT)=WH′+(F-W)cp1t1-Fcp0to+QL Cp0=4.187×(1-0.2)+2.01×0.2=3.75kJ/kg·k Cp1=4.187×(1-0.5)+2.01×0.5=3.1kJ/kg·k 则有 0.455×(2728-556.5) =(F-W)×3.1×100+2681W+29.6-F×3.75×35 178.7F+2371W=958.4 将W=0.6F代入，解得 F=0.6kg/s W=0.36kg/s 此例的2、3两项计算结果表明，蒸发面积相同时，不考虑浓缩热所得料液处理量要比实际情况约高6%。 注意：如果缺乏溶液在不同温度和浓度下焓的数据，对于有明显浓缩热的物料，可先按一般物料来处理，即先不考虑浓缩热的影响进行计算后，再校正。 蒸发器的生产能力用单位时间内蒸发的水分量，即蒸发量表示。其生产能力的大小取决于通过传热面积的传热速率Q，因此也可以用蒸发器的传热速率来衡量生产能力。 根据传热速率方程得单效蒸发时的传热速率为： Q=KSΔt 或 Q