單效蒸發(fā)及計(jì)算(編輯修改稿)
2025-07-24 13:29 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ） .由于溶液中溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高 由于溶液中含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，阻礙了溶劑的汽化，因而溶液的沸點(diǎn)永遠(yuǎn)高于純水在相同壓力下的沸點(diǎn)。如前面的例子中，水的沸點(diǎn)為100℃，%的NH4NO3（質(zhì)量分率）的水溶液的沸點(diǎn)則為120℃。但二者在相同壓力下（）沸騰時(shí)產(chǎn)生的飽和蒸汽（二次蒸汽）有相同的溫度（100℃）。與溶劑相比，在相同壓力下，由于溶液中溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高可定義為（517）式中tB溶液的沸點(diǎn)，℃?！∨c溶液壓力相等時(shí)水的沸點(diǎn)，即二次蒸汽的飽和溫度，℃；溶液的沸點(diǎn)tB主要與溶液的種類、濃度及壓力有關(guān)。一般需由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。常壓下某些常見溶液的沸點(diǎn)可參見附錄。蒸發(fā)操作常常在加壓或減壓下進(jìn)行。但從手冊(cè)中很難直接查到非常壓下溶液的沸點(diǎn)。當(dāng)缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，可以用下式近似估算溶液的沸點(diǎn)升高。（518）式中常壓下（）由于溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高，℃； 操作壓力下由于溶質(zhì)存在引起的沸點(diǎn)升高，℃；f校正系數(shù)，其值為（519）式中操作壓力下二次蒸汽的溫度，℃； 操作壓力下二次蒸汽的汽化熱，kJ/kg。溶液的沸點(diǎn)亦可用杜林規(guī)則（Duhring39。s rule）估算。杜林規(guī)則表明：一定濃度的某種溶液的沸點(diǎn)與相同壓力下標(biāo)準(zhǔn)液體的沸點(diǎn)呈線性關(guān)系。由于不同壓力下的水的沸點(diǎn)可以從水蒸氣表中查得，故一般以純水作為標(biāo)準(zhǔn)液體。根據(jù)杜林規(guī)則，以某種溶液的沸點(diǎn)為縱坐標(biāo)，以同壓力下水的沸點(diǎn)為橫坐標(biāo)作圖，可得一直線，即（520）或?qū)懗桑?21）式中、tB分別為壓力和p下溶液的沸點(diǎn)，℃； 、 分別為和p下水的沸點(diǎn)，℃；k 杜林直線的斜率。由式521可知，只要已知溶液在兩個(gè)壓力下的沸點(diǎn)，即可求出杜林直線的斜率，進(jìn)而可以求出任何壓力下溶液的沸點(diǎn)。圖片(515)為NaOH水溶液的杜林線圖。圖中每一條直線代表某一濃度下該溶液在不同壓力下的沸點(diǎn)與對(duì)應(yīng)壓力下水的沸點(diǎn)間的關(guān)系。由圖片(515)可知，當(dāng)溶液的濃度較低時(shí)，各濃度下杜林直線的斜率幾乎平行，這表明在任何壓力下，NaOH溶液的沸點(diǎn)升高基本上是相同的。2．由于液柱靜壓頭引起的沸點(diǎn)升高 由于液層內(nèi)部的壓力大于液面上的壓力，故相應(yīng)的溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)高于液面上的沸點(diǎn)tB ，二者之差即為液柱靜壓頭引起的沸點(diǎn)升高。為簡(jiǎn)便計(jì)，以液層中部點(diǎn)處的壓力和沸點(diǎn)代表整個(gè)液層的平均壓力和平均溫度，則根據(jù)流體靜力學(xué)方程,液層的平均壓力為（522）式中pav液層的平均壓力，Pa；液面處的壓力，即二次蒸汽的壓力，Pa；溶液的平均密度，kg/m3；L液層高度，m；g重力加速度，m/s2.溶液的沸點(diǎn)升高為（523）式中 平均壓力 下溶液的沸點(diǎn)，℃；液面處壓力（即二次蒸汽壓力） 下溶液的沸點(diǎn)，℃。作為近似計(jì)算，式523中的 和 可分別用相應(yīng)壓力下水的沸點(diǎn)代替。 應(yīng)當(dāng)指出，由于溶液沸騰時(shí)形成氣液混合物，其密度大為減小，因此按上述公式求得的 值比實(shí)際值略大。3．由于流動(dòng)阻力引起的沸點(diǎn)升高前已述及，二次蒸汽從蒸發(fā)室流入冷凝器的過程中，由于管路阻力，其壓力下降，故蒸發(fā)器內(nèi)的壓力高于冷凝器內(nèi)的壓力。換言之，蒸發(fā)器內(nèi)的二次蒸汽的飽和溫度高于冷凝器內(nèi)的溫度，由此造成的沸點(diǎn)升高以 表示。 與二次蒸汽在管道中的流速、物性以及管道尺寸有關(guān)，但很難定量分析，一般取經(jīng)驗(yàn)值，約為1~℃。對(duì)于多效蒸發(fā)，效間的沸點(diǎn)升高一般取1
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