【正文】 第九章 蒸發(fā)與結晶設備 第一節(jié) 常壓與真空蒸發(fā)設備 第二節(jié) 結晶設備 第一節(jié) 常壓與真空蒸發(fā)設備 ?蒸發(fā) 將含有 不揮發(fā)性溶質(zhì) 的 稀溶液中部分溶劑汽化、 除去的單元操作，稱為 蒸發(fā)。 溶劑 S 溶質(zhì) A（ 不揮發(fā)） 溶劑 S 加熱 蒸 發(fā) 蒸發(fā) 目的 ? 利 用蒸發(fā)操作取得 濃溶 液 ； 將 溶液蒸發(fā) 并將蒸汽冷凝、冷卻，以達到 純化溶劑 的 目的。 ? 獲得濃縮的溶液 ? 獲得固體溶質(zhì) ? 除去雜質(zhì) 冷卻水 料液加熱蒸汽 冷凝水 水 完成液 單效蒸發(fā)器除沫器 二次蒸汽 蒸發(fā)室 加熱室 不凝性氣體 （生蒸汽） 冷凝器 （間壁式換熱器） ? 蒸發(fā)器 (加熱室 ,蒸發(fā)室 ) ? 除沫器 ? 冷凝器 ? 真空裝置 蒸 發(fā) 范例 蒸發(fā)過程特點 ?按操作室壓力分： 常壓、加壓、減壓（ 真空 ）蒸發(fā) ?單效蒸發(fā)： 將二次蒸氣不再利用而直接送到冷凝器冷凝以除去的蒸發(fā)操作。 ?多效蒸發(fā) 若將二次蒸氣通到另一壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，則可提高加 熱蒸氣（生蒸氣）的利用率，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。 ?單效和多效蒸發(fā) （按二次蒸氣的利用情況分） 設計蒸發(fā)器 的 基本要求 ?應防止或減少濃溶液在加熱表面上析出溶質(zhì)而形成結垢 。 ?對于熱敏性的物質(zhì)減少溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間 。 ?充足的加熱熱源，以維持溶液的沸騰和補充溶劑汽化所帶走的熱量，并節(jié)能。 蒸發(fā)設備分類 ?間壁式蒸發(fā)器： ?直接接觸式蒸發(fā)器：浸沒燃燒蒸發(fā)器 溶液在蒸發(fā)器中作 循環(huán)流動 溶液在蒸發(fā)器中只通過 加熱室一次，不作循環(huán) 流動。 溶液通過加熱室 時，在管壁上呈膜狀流動 ，故習慣上又稱為液膜式 蒸發(fā)器。 ???強制循環(huán)式自然循環(huán)式：???????單程式（膜式）循環(huán)式中央循環(huán)管式 懸框式 列文式（外循環(huán)） 外熱式 升膜式蒸發(fā)器 價廉 降膜式蒸發(fā)器 價廉 升 降膜式蒸發(fā)器 刮板式蒸發(fā)器 ?連續(xù)式、間歇式 ?常壓式、減壓式、加壓式 ?常壓蒸發(fā)設備 ?循環(huán)式蒸發(fā)設備 ?非循環(huán)式蒸發(fā)設備 一、常壓蒸發(fā)設備 ?主要為啤酒廠的 麥芽汁 煮沸鍋 ： ? 將糊化，糖化，過濾后的麥芽汁煮沸，濃縮到一定的發(fā)酵 糖度 ? 兩種類型：夾 套加熱式 和 內(nèi)置加熱 式 (加 熱器位于鍋體 內(nèi) ) 夾 套加熱式麥芽汁煮沸鍋流程 圖 排 不凝性氣體管 冷凝槽 攪拌 器 外 夾套加熱區(qū) 中心加熱區(qū) （ 耐壓能力差） （ 較高溫度） 冷凝水排放管 ?麥芽汁煮沸鍋 (夾套加熱式 ) 夾套 (內(nèi)置加熱式 ) 列管式內(nèi)加熱器的煮沸鍋 具兩段內(nèi)加熱器的煮沸鍋 ?麥芽汁煮沸鍋 二、循環(huán)式蒸發(fā)設備 ?中央循環(huán)管式 ?懸框式 ?列文式（外循環(huán)） ?外熱式 ? 強制循環(huán)式 ?優(yōu)點： 結構緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等，應用十分廣泛。 ?缺點： （ 1）循環(huán)速度較低，管內(nèi)流速； （ 2） 溶液在加熱室中不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液粘度大、沸點高，有效溫度差小。 （ 3）設備的清洗和維修也不夠方便。 ?中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 （自然循環(huán)型） 其截面積一般為其它加熱管總截面積的 40～100% 料液 生蒸汽 ?應用 ：廣泛，適用于處理量大、結垢不嚴重的物系。 ?工作原理 中央粗管內(nèi)溶液受熱慢，密度 大 ， 下行 ；周圍細管內(nèi)溶液受熱快， 密度 小 ， 上行 ；循環(huán)流動的速度 可達 ～ 。 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 （垂直短管式） ? 原理 溶液沿 加熱管中央 上升，而后循著懸筐式加熱室外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間的環(huán)隙 向下流動 而構成循環(huán)。溶液循環(huán)速度比標準式蒸發(fā)器大，可達。 ?優(yōu)點 這種蒸發(fā)器的加熱室可由頂部取出進行清洗、檢修或更換，而且熱損失也較小。 ?缺點 結構復雜，單位傳熱面積的金屬消耗較。 其截面積一般為其它加熱管總截面積的 100～150% 加熱室 ?懸框式蒸發(fā)器（自然循環(huán)型） ?列文式蒸發(fā)器（外循環(huán)式） ?原理 加熱室中的溶液不沸騰 ， 在沸騰室內(nèi)才開始沸騰 ， 因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室 ， 從而避免了加熱管內(nèi)結晶或污垢的形成 。 溶液循環(huán)速度可達 至 3 m/s以上 ， 故總傳熱系數(shù)亦較大 。 ?缺點 ?液柱靜壓頭效應引起的溫度差損失 較大，要求加熱蒸汽有較高的壓力。 ?設備龐大，消耗的材料多，需要高大 的廠房。 加熱室 沸騰室 蒸發(fā)室 循環(huán)管 除沫器 其截面積約為加熱管的總截面積的 2～ 3倍。 擋板 ?外熱式蒸發(fā)器 蒸發(fā)室 循環(huán)管 加熱室 原理 加熱室單獨放置 ， 好處之一是可以降低整個蒸發(fā)器的高度 ， 便于清洗和更換；好處之二是可將加熱管做得長些 ， 循環(huán)管不受熱 ，從而加速液體循環(huán) 。 循環(huán)速度可達 。 外 熱式蒸發(fā) 器 ? 結構 ： 如 圖所示。其主要 特 點 是采用了長加熱 管 （ 管長與直徑之 比 50～ 100），且液體 下 降 管 （又稱循環(huán)管 ） 不 再受熱 。 ?優(yōu) 點 ： 循 環(huán)速度較大（可 達 ）；加熱室 便 于 清洗和更換。 ? 對于循環(huán)型蒸發(fā)器，除了上述自然循環(huán)外，還可以采用 強制循環(huán) ，循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制，一般在 。 強制循環(huán)型 ?優(yōu)點 循環(huán)速度大 （ 2～ ）； 可用于蒸發(fā)粘度大， 易結晶結垢的物料； 傳熱系數(shù)較大 。 ?缺點 能耗大。 ?強制循環(huán)式蒸發(fā)器 三、非循環(huán)式蒸發(fā)設備 真空蒸發(fā)設備