蒸發的基本原理

1、蒸發的基本原理蒸發的基本原理前言前言使含有不揮發溶質的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質濃度提高的單元操作稱為蒸發，所采用的設備稱為蒸發器。蒸發操作廣泛應用于化工、石油化工、制藥、制糖、造紙、深冷、海水淡化及原子能等工業中。蒸發操作中的熱源廠采用新鮮的飽和水蒸汽，又稱生蒸汽。從溶液中蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，以區別于生蒸汽。在操作中一般用冷凝方法將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作稱為單效蒸發。若將二次蒸汽引到下一效蒸發器作為

2、加熱蒸汽，以利用其冷凝熱，這種串聯蒸發操作稱為多效蒸發。蒸發操作可以在加壓、常壓或減壓下進行，工業上的蒸發操作經常在減壓下進行，這種操作稱為真空蒸發。真空蒸發的特點在于：1.減壓下溶液的沸點下降，有利于處理熱敏性物料，且可利用低壓強的蒸汽或廢蒸汽作為熱源。2.溶液的沸點隨所處的壓強減小而降低，故對相同壓強的加熱蒸汽而言，當溶液處于減壓時可以提高傳熱總溫度差但與此同時，溶液的粘度加大，使總傳熱系數下降。3.真空蒸發系統要求有造成減壓的裝置

3、，使系統的投資費用和操作費用提高。一般情況下，經濃縮后的液體為產品，二次蒸汽冷凝液則被排除；蒸發過程的實質是傳熱壁面一側的蒸汽冷凝與另一側的溶液沸騰間的傳熱過程，溶劑的汽化速率由傳熱速率控制，故蒸發屬于熱量傳遞過程，但又有別于一般傳熱過程，因為蒸發過程具有以下特點：1）傳熱性質傳熱壁面一側為加熱蒸汽進行冷凝，另一側為溶液進行沸騰，故屬于避免兩側流體均有相變的恒溫傳熱過程。2）溶液性質有些溶液在蒸發過程中有晶體析出、易結垢和生泡沫、高溫下

4、易分解和聚合；溶液的粘度在蒸發過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸增強。3）溶液沸點的改變含有不揮發溶質的溶液，其蒸汽壓較同溫度下溶劑（即純水）的為低，換言之，在相同壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，故當加熱蒸汽一定時，蒸發溶液的傳熱溫度差要小于蒸發水的溫度差。溶液濃度越高這種現象越顯著。4）泡沫夾帶二次蒸汽中常夾帶大量液沫，冷凝前必須設法除去，否則不但蒸煮上述混合物產生一種叫“黑液”的稀溶液。這種黑液大部分由水組成（重量約占8085%），其余（

5、重量約1520%）是蒸煮用的無機化學藥品和有機木質素的混合物。黑液里的這種非水部分稱作黑液固形物。通過蒸發掉黑液中的水份，燃燒其中的有機物，并將剩余的無機化學藥品轉化為它們的原始形式，可以回收重新用來蒸煮的無機化學藥品。用蒸汽作為熱源，蒸發罐蒸發掉稀黑液中的水分。水分蒸發掉后，黑液固形物被濃縮為占剩余溶液的70%（重量）以上，成為重黑液。這樣過后，濃黑液能作為燃料在RB中燃燒，產生蒸汽還原黑液中蒸煮用的化學藥品。把黑液濃縮為濃度80%以

6、上的一個好處是減少排到大氣中的TRS等有害物質。定義定義?蒸發罐首先需要復習的一個基本概念是蒸發，讓我們從水開始談起。水分子有兩個氫原子（正電荷）和一個氧原子（負電荷）組成。如圖所示，每個分子正負電荷間有大量的空間，這些電荷間強大的引力使水聚在一起。當液體表面附近的一個微粒獲得足夠的能量以克服液體表面微粒對它的吸引力而逃逸到氣體狀態，蒸發就產生了。換句話說，任何蒸發罐的主要目的是將水份從黑液中蒸發掉?；旧险舭l罐是這樣工作的，把水分蒸發

7、掉。蒸發出來黑液作RB燃燒用的燃料。把黑液作為燃料在RB中燃燒使工廠經濟地產生蒸汽和動力，同時燃燒使工廠從黑液中回收有用的化學藥品。而HPD蒸發罐是蒸發和回收過程中的一個關鍵元素。?沸點為使水沸騰，加熱是必需的。海拔為零的水在100C沸騰。在這個溫度，水從液態轉化到氣態。然而，當氣壓上升到13.8bar(g)時，溫度要上升到150C水才沸騰。相應的，房子里的一壺水如果表壓667.7mmHg柱（即絕壓92.30mmHg）則在50C時就沸騰

8、。從所提供的表格中很容易找到溫度氣壓之間的關系。即降低壓力就降低沸點。?能量，熱量熱量是一種能量，其度量單位是卡。1卡是把1kg水加熱上升1C所需的熱量。這個熱量度量單位是個很重要的概念，它幫我們描述熱量傳遞和要達到一個具體溫度所需要的能量，比如說這個能量是用來蒸發水還是為你的房子取暖。為更好的描述一定量的蒸發所需要的熱量數量，我們還應該理解飽和，過熱及過冷等概念。?飽和假定在一間房子里有一個容器裝有1kg15C的水，這時，水的蒸發基本