【正文】 次出料工業(yè)上大規(guī)模的生產(chǎn)過程通常采用的是連續(xù)蒸發(fā)。其次，當生蒸汽的壓力（溫度）和冷凝器的壓力（溫度）給定時，不論單效或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度差均為Δtr=TT′ ?？紤]實際情況，根據(jù)經(jīng)驗，不同效數(shù)時生蒸汽的經(jīng)濟性大致如下表：表11 生蒸汽經(jīng)濟性W/D的經(jīng)驗值效數(shù)單效雙效三效四效五效W/D正由于多效蒸發(fā)時生蒸汽的經(jīng)濟性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時廣泛采用多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，第一個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第二個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，第二個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第三個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，以此類推，串聯(lián)蒸發(fā)器的個數(shù)稱為效數(shù)。減壓蒸發(fā)較常壓蒸發(fā)具有如下優(yōu)點：　?、僭诩訜嵴羝麎簭娤嗤那闆r下，減壓蒸發(fā)時溶液的沸點低，傳熱溫差可以增大，當傳熱量一定時，蒸發(fā)器的傳熱面積可以相應地減?。弧　、诳梢哉舭l(fā)不耐高溫的溶液；　　③可以利用低壓蒸汽或廢氣作為加熱劑；　　④操作溫度低，損失于外界的熱量也相應地減小。料液在蒸發(fā)器中蒸濃達到要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部放出，是蒸發(fā)操作的產(chǎn)品。蒸發(fā)過程的兩個必要組成部分是加熱溶劑使水蒸氣汽化和不斷除去汽化的水蒸氣，前一部分在蒸發(fā)器內(nèi)進行，后一部分在冷凝器完成。3. 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設計。假設各效傳熱面積相等，并忽略熱損失?！?K2=1500 W/(m2NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設計設計單位：設計者：設計日期： 設計任務書一、 設計題目NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設計二、 設計任務及操作條件 104噸/年NaOH水溶液 蒸發(fā)器a． NaOH水溶液的原料液濃度為10%(wt) ，溫度為35℃，用預熱器加熱至第一效沸點溫度，再送進蒸發(fā)器；完成液濃度為40%(wt)?！?K3= 750W/(m2f． 每年按330天計，每天24小時連續(xù)運行。4. 主要輔助設備選型，包括預熱器、汽液分離器及蒸汽冷凝器。蒸發(fā)器實質(zhì)上是一個換熱器，由加熱室和分離室兩部分組成，加熱室通常用飽和水蒸氣加熱，從溶液中蒸發(fā)出來的水蒸氣在分離室分離后從蒸發(fā)器引出，為了防止液滴隨蒸汽帶出，一般在蒸發(fā)器頂部設有氣液分離用的除沫裝置從蒸發(fā)器蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽用于下一效的物料加熱。根據(jù)各種物料的特性和工藝要求，蒸發(fā)過程可以采用不同的操作條件和方法。但是，減壓蒸發(fā)也有一定的缺點，這主要是由于溶液沸點降低，黏度增大，導致總的傳熱系數(shù)下降，同時還要有減壓裝置。①多效蒸發(fā)的經(jīng)濟性 多效蒸發(fā)時，除末效外，各效的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽加以利用，因而和單效相比，相同的生蒸汽量D可蒸發(fā)更多的水量W，亦即提高了生蒸汽的經(jīng)濟性W/D。但上表也說明，當效數(shù)增加時，W/D值雖然增加，但并不和效數(shù)成正比。這里，T和T′分別為加熱蒸汽和冷凝器處二次蒸汽的溫度。 （一）蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力可用單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來表示。提高傳熱溫度差的方法: 采用真空蒸發(fā)或選用高溫熱源，如高溫導熱油、熔鹽或用電加熱等。（二）加熱蒸汽的經(jīng)濟性蒸發(fā)過程是一個能耗較大的單元操作，通常把能耗也作為評價其優(yōu)劣的另一個重要評價指標，或稱為加熱蒸汽的經(jīng)濟性，它的定義為1kg蒸汽可蒸發(fā)的水分量，即：提高加熱蒸汽的蒸汽性通?？梢赃x擇多效蒸發(fā)。蒸發(fā)裝置消耗大量蒸汽必隨之產(chǎn)生數(shù)量可觀的冷凝水。（熱泵蒸發(fā)）在單效蒸發(fā)中，二次蒸汽在冷凝器中冷凝除去，蒸汽的潛熱即完全除去，很不經(jīng)濟。對于沸點升高大的溶液的蒸發(fā)，熱泵蒸發(fā)器的經(jīng)濟程度大為降低。加熱室有多種多樣的形式，以適應各種生產(chǎn)工藝的不同要求。有分為自然循環(huán)型和強制循環(huán)型兩類。這樣造成了混合液在管束中向上，在中央循環(huán)管向下的自然循環(huán)流動。優(yōu)點：溶液循環(huán)好；傳熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠。其加熱室像個懸筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出，便于清洗與更換。由于與蒸發(fā)器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液 。適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液 。其優(yōu)點是，傳熱系數(shù)大，利于處理粘度較大、易結(jié)垢、易結(jié)晶的物料。圖57 升膜式蒸發(fā)器圖57所示升膜式蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器的加熱管束可長達3~10m。在常壓下，管上端出口速度以保持20~50m/s為宜。料液由加熱室頂部加入，經(jīng)液體分布器分布后呈膜狀向下流動。（3）升降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。專為高粘度溶液的蒸發(fā)而設計。（三）其它蒸發(fā)器1 . 直接加熱蒸發(fā)器（浸沒燃燒式）將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度可高達1200～1800℃，由于氣、液間的溫度差大，且氣體對溶液產(chǎn)生強烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。為此，彎曲的螺旋管將引起二次流，二次流被施加在沿管軸的流動上，這此作用可促進湍流并強化高粘情況下的熱傳遞。表51列出了常見蒸發(fā)器的一些重要性能，可供選型的參考。圖512為幾種除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。倘若二次蒸汽為需回收的有價值物料或會嚴重污染水源，則應采用間壁式冷凝器。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的不凝性氣體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)操作的真空度。這種加料的特點是前一效到后一效可自動加料，后一效中的物料會產(chǎn)生自蒸發(fā)，可多蒸出部分水汽，但溶液的黏度會隨效數(shù)的增加而增大，使傳熱系數(shù)逐效下降，所以并流加料不適宜處理隨濃度增加而增加較高的物料。這種流程適用于處理易結(jié)晶物料。 工藝計算及主體結(jié)構(gòu)計算用試差法求解的具體計算采取以下步驟： 設各效蒸發(fā)量W1 ,W2，…和各效壓力p1，p2，…為初值。 根據(jù)各效壓力的初設值與計算出的溶液濃度xi，確定各效的溫度差損失Δi和溶液沸點Ti。一、物料衡算第一效，設溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進入和離開蒸發(fā)器的量相等，即水分蒸發(fā)量： 完成液的濃度： 式中： —原料液量，kg/h； —蒸發(fā)水量，kg/h； —原料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分數(shù)； —完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分數(shù)。