【正文】 。在此類蒸發(fā)操作中，應(yīng)提高溶液的循環(huán)速度和湍動程度，從而提高蒸發(fā)器的蒸發(fā)能力。為此，一方面應(yīng)定期停車清洗、除垢；另一方面改進(jìn)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，如把蒸發(fā)器的加熱管加工的光滑些，使污垢不易生成，及時生成也易清洗。 3/5/2023 143 提高傳熱系數(shù) K （ 1）在蒸發(fā)操作中，密切注意和及時排除不凝性氣體。因?yàn)榧訜嵴羝膲毫μ岣?，飽和蒸汽溫度也相?yīng)提高、冷凝器中的二次蒸汽壓力降低。 3/5/2023 140 3/5/2023 141 二．蒸發(fā)操作的要點(diǎn) 要提高蒸發(fā)器在單位時間內(nèi)蒸出的水分，必須做到： 合理選擇蒸發(fā)器 蒸發(fā)器的選擇應(yīng)考慮蒸發(fā)溶液的性質(zhì)，如溶液的粘度、發(fā)泡性、腐蝕性、熱敏性、以及是否容易結(jié)垢、結(jié)晶等情況，從而合理選擇蒸發(fā)器的類型： 1中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 2液磨蝕蒸發(fā)器。 如圖所示，料液和加熱蒸汽都是從第一效蒸發(fā)器順序流至末效蒸發(fā)器，這樣的加料優(yōu)點(diǎn)是后效蒸發(fā)室壓強(qiáng)較前一效的低，料液可以自動地由前一效流入后一效，無需用泵輸送，可以節(jié)約大量的能源；另外，由于前一效的料液沸點(diǎn)比后一效高，前一效的溶液進(jìn)入后一效時，將放出熱量，可以多蒸發(fā)一部分水分?？諝庖约捌渌幢焕淠臍怏w則經(jīng)分離器 5和緩沖罐 6，由真空泵抽出排入大氣中。 3/5/2023 137 單效真空蒸發(fā)流程 下圖為單效真空蒸發(fā)流程圖，加熱蒸汽在蒸發(fā)器的加熱室 1的管間冷凝，從冷凝水排除器 8排除，它在冷凝中釋放出來的熱量通過管壁傳給沸騰的溶液。如果把二次蒸汽引入第二個蒸發(fā)器內(nèi)作加熱蒸汽，并將這樣的多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，就稱為多效蒸發(fā)。 進(jìn)行蒸發(fā)操作的設(shè)備稱為蒸發(fā)器 一、蒸發(fā)操作流程簡介 在蒸發(fā)操作中，工廠一般利用飽和水蒸氣通過間壁傳熱來加熱物料。（如海水用太陽曬制鹽） 3/5/2023 136 蒸發(fā)操作的特點(diǎn)是：溶液中只有溶劑是揮發(fā)性物質(zhì)，而溶質(zhì)是不會揮發(fā)的。溶于溶液的某種固體稱為溶質(zhì)，溶解溶質(zhì)的物質(zhì)（如水）稱為溶劑。 （ 2）提高流體給熱系數(shù)，降低傳熱阻力。在生產(chǎn)中，當(dāng)冷、熱流體的進(jìn)、出口溫度都固定時，宜采用逆流操作，用以提高冷、熱流體間的平均溫差。例如，在列管上加翅片。 傳熱系數(shù) K值有三個來源：一是選取經(jīng)驗(yàn)值；二是實(shí)驗(yàn)測定 K值；三是計(jì)算。冷、熱流體流向不同時（并流、逆流、錯流、折流），它的平均傳熱溫度不同。K) [瓦（特）每平方米開（爾文） ] ──冷熱流體傳熱的平均溫度差， K （開爾文） mt?KAmt?3/5/2023 132 由傳熱基本方程式可知，對于工藝上已確定的 Q及 來講，如果傳熱系數(shù) K越大，則所需換熱器的傳熱面積 A越小；反之，如果 K值越小，在同樣的傳熱速率和推動力下所需的傳熱面積越大。（已知 373K飽和蒸汽的氣化潛熱為 2257 J/g，水的比熱為 J/Kg 3/5/2023 130 例 3： 在列管換熱器中，用 373K飽和蒸汽加熱某種冷流體。2m cq TTQ ?? ?3/5/2023 127 假如流體在換熱過程中僅有相變而沒有溫度變化時，則冷、熱流體在單位時間內(nèi)吸收或放出的熱量可用下式計(jì)算： 式中 、 ──熱、冷流體的氣化潛熱（ J/Kg） 熱熱熱 ?mq?Q 冷冷冷 ?mq?熱? 冷?3/5/2023 128 例 2： 在列管換熱器中，用 373K飽和水蒸氣來加熱某種冷流體，已知蒸汽用量為 400Kg/h時，373K飽和水蒸氣的氣化潛熱為 2257J/g，求熱流體所放出的熱量。 冷mq ?冷c ）（冷冷冷 39。k= J/KgK 的 NaOH溶液；從 290K加熱到 363K，求此時 NaOH溶液所吸收的熱量。2 39。2m cq TT ??熱Q冷Q3/5/2023 125 、 ──熱流體最初和最終的溫度（ K） 、 ──冷流體最初和最終的溫度（ K） 、 ──熱、冷流體的質(zhì)量流量（ Kg/s） 、 ──熱、冷流體的比熱容 （ J/Kg 熱Q冷損Q熱Q冷Q3/5/2023 124 （ 2）流體在 沒有相變化 的狀態(tài)下，換熱流體僅溫度發(fā)生變化， 此時 式中： 、 ──熱、冷流體單位時間放出或吸收的熱量（ J/s） ）（熱熱熱 21m cq TTQ ?? ）（冷冷冷 39。 （ 1）根據(jù)能量守恒定律，在兩種流體進(jìn)行穩(wěn)定傳熱時，單位時間內(nèi)熱流體放出的熱量 ，必定等于冷流體所得到的熱量 和損失于周圍介質(zhì)的熱量 之和，即 冷Q 熱Q損Q 損冷熱 Q ??3/5/2023 123 式中： ──熱流體放出的熱量 ──冷流體吸收的熱量 ──傳熱中損失的熱量 上述方程式稱為熱量衡算方程式（又稱：熱平衡方程式）。絕對溫度與攝氏溫度之間的關(guān)系式： ℃ = （ ℃ ：攝氏溫度， K：絕對溫度）。 （ 3）比熱容（簡稱：比熱） 單位質(zhì)量物質(zhì)的溫度升高或降低 1K（ K為絕對溫度）所吸收或放出的熱量，稱為該物質(zhì)的比熱容。 3/5/2023 121 二．熱量衡算方程式 物體的熱性質(zhì) （ 1）顯熱 在吸熱或放熱過程中，其形態(tài)不變而溫度卻發(fā)生了變化，這種熱稱為顯熱。 對流傳熱 液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間，通過流動，由內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)相對位移而引起的熱量傳遞，稱為對流傳熱（簡稱：對流）。 3/5/2023 119 3/5/2023 120 第三節(jié) 傳 熱 傳熱的三種基本形式 傳熱的三種基本形式是熱傳導(dǎo)、對流傳熱、輻射傳熱。 旋風(fēng)分離器的缺點(diǎn)是氣體在器內(nèi)流動阻力大，對器壁磨損也較厲害。 3/5/2023 118 旋風(fēng)分離器 旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)如下圖所示。 3/5/2023 117 二、氣體和固體分離 化工廠常用的氣 ~固分離的設(shè)備有： 降塵室 降塵室是利用重力沉降分離氣體中微粒的一種設(shè)備，它由裝著一些垂直擋板的降塵氣道組成。 離心分離 離心分離是依靠離心力分離懸浮液或乳濁液。 3/5/2023 116 通過介質(zhì)的清夜稱為濾液；被留在介質(zhì)上得固體層稱為濾渣（又稱濾餅）。 重力沉降適合于分離較大的固體顆粒。而氣 ~固分離操作有旋風(fēng)分離、泡沫除塵、布袋過濾、電除塵等。 將分散物質(zhì)與連續(xù)物質(zhì)進(jìn)行分離的操作，稱為混合物的分離。 3/5/2023 113 六．流體的輸送設(shè)備 流體輸送設(shè)備 主要有：離心泵、往復(fù)泵、旋轉(zhuǎn)泵 氣體輸送設(shè)備 主要有：往復(fù)式壓縮機(jī)、離心式壓縮機(jī)、離心鼓風(fēng)機(jī)。 閥門 閥門用于控制流體在管內(nèi)流動（開啟或切斷）、控制流量、控制壓力及保證安全等作用。 常用的管子種類有鑄鐵管、鋼管、有色金屬管、塑料管、橡膠管、陶瓷管等，各有它們的用途和優(yōu)缺點(diǎn)，使用時可根據(jù)工藝要求加以選用。（注： 4℃ 時水的密度 =1000Kg/m3） ?3/5/2023 110 解： （ 1）水的體積流量 = （ 2）設(shè)：水的流速 = m/s （ 3） d= 100036q m ?????sm3?q v ?????3/5/2023 111 （ 4）若采用無縫鋼管，查“常用管子規(guī)格表”，查得公稱直徑為 100mm，它的內(nèi)徑為 100mm，與計(jì)算值接近，所以選用公稱直徑 100mm的無縫鋼管。內(nèi)徑確定后，可查“常用管子規(guī)格表”，從而確定管子的規(guī)格。 在講解“流量和流速”這小節(jié)中，我們懂得了公式： = （公式中： ─流速 m/s； ─體積流量m3/s； A─管道截面積 m2） ∵ 圓型管道截面積 A= （公式中 d─管道內(nèi)直徑 m） ?Avqvq?2d4?3/5/2023 107 代入上式，整理后得： d= 從上述這個公式可知，當(dāng)流體的體積流量一定時，流速越快，則所需的管徑越?。环粗?，流速越慢，則所需的管徑越大。當(dāng)這些添加劑加入流體后，可使管壁附近流體的層流層變薄，還能阻止漩渦的產(chǎn)生，使阻力降低。但管徑不能放得太大，從而增加金屬的消耗，使基建費(fèi)增大。 3/5/2023 105 （ 3）適當(dāng)放大管徑。 （ 2）管路中接頭、三通、彎頭、閥門以及管徑突然變大或者變小都會對流體產(chǎn)生阻力，為此管路每安裝一個管件或閥門都要認(rèn)真考慮。因此，在化工生產(chǎn)中應(yīng)盡量減低流體的阻力，一般從下面幾點(diǎn)著手。因此，生產(chǎn)中一般要求流體處于湍流狀態(tài)。因而，減少流體的流速，流體的流動類型將為層流；增大流體的流速，流動類型將為湍流。 假如流體質(zhì)點(diǎn)除沿管道向前流動外，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度在大小和方向上都隨時發(fā)生變化，質(zhì)點(diǎn)間彼此碰撞，互相混合，這種流動狀態(tài)稱為湍流。s ?3/5/2023 102 流體的流動類型 流體的流動狀態(tài)分為層流（或滯流）和湍流（或紊流）兩種。 流體的粘度大，流動時內(nèi)摩擦力大，即液體阻力大，輸送也較困難。 流體在流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的這種性質(zhì)，稱為流體的粘性。計(jì)算中的單位要統(tǒng)一，尤其是截面間壓強(qiáng)的表示方法要一致（同為表壓或絕壓）。 第二、合理確定基準(zhǔn)水平面。移項(xiàng)整理得： 已知 h1=0， h2=20m， p1=100 kPa（絕壓）， p2=320 kPa（絕壓）， =0， = 根據(jù)題意算出： = m/s 損）（ hg2gpphh 21221212e ??????? ???H1?損h2?360 4142??? ）（?3/5/2023 99 將已知值代入上式得： H= =20+++= m 101003202323???? ??? ）（3/5/2023 100 （ 3）應(yīng)用柏努力方程式時要注意以下兩點(diǎn)： 第一、正確選定計(jì)算截面。洗滌塔內(nèi)壓強(qiáng)為 300kPa（絕壓），貯槽水面壓強(qiáng)為 100 kPa（絕壓），塔內(nèi)水管與噴頭連接處的壓強(qiáng)為 320 kPa（絕壓），塔內(nèi)水管出口處高于貯槽內(nèi)水面 20m，管路為φ57 ，送水量為 14m3/h，系統(tǒng)能量損耗 ，求水泵所需的外加壓頭。s1 則每小時輸水量為 = = 3600= m3 解：取水槽頁面為 11截面，水管出口為 22截面，并以出口管中心線為基準(zhǔn)水平面，列出截面 11和 22間的柏努力方程。 3/5/2023 92 a）管路中流體流速、流量計(jì)算。 3/5/2023 91 （ 2）柏努力方程式的應(yīng)用 利用柏努力方程式可以解決生產(chǎn)中很多實(shí)際問題，如計(jì)算流體的速度、流量及輸送機(jī)械的功率，測定管路阻力損失，流量計(jì)數(shù)值的換算等。 1?2?3/5/2023 87 3/5/2023 88 ▲ 輸入的能量有兩項(xiàng)： ① 1N液體從 11截面流進(jìn)時帶入的能量為 H1； = ②泵對液體做了功， 1N液體所獲外加能量為 1H g2gph 2111?? ??eH3/5/2023 89 輸出的能量也有兩項(xiàng)： ① 1N液體從 22截面流出時帶走的能量為 H2： = ② 1N液體在流動中因摩擦阻力損失的能量為 h損 。 3/5/2023 86 流體在穩(wěn)定流動時的能量衡算式 ──柏努力方程式 （ 1）柏努力方程式定義