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1、1、 關(guān) 于 化 工 單 元 操 作 目 前 世 界 上 有 種 類 數(shù) 以 萬 計(jì) 的 化 工 產(chǎn) 品 ，因 此 也 就 有 上 萬 種 不 同 的 化 工 生 產(chǎn) 過 程 ，所 有 的 生 產(chǎn) 過 程 都 是 由 化 學(xué) 反 應(yīng) 和 若 干 的物 理 操 作 串 聯(lián) 而 成 的 。 這 些 物 理 操 作 稱 為 化 工 單 元 操 作 。 根 據(jù) 單 元 操 作 所 遵 循 的 基 本 規(guī) 律 ， 可 將 單元 操 作 分 為 三 大 類 ： 1、 化 工 單 元 操 作 1.1、 遵 循 流 體 動(dòng) 力 基 本 規(guī) 律 的 單 元 操 作 ，包 括 流 體 輸 送 、 沉 降 、 過

2、濾 、 固 體 流 態(tài) 化等 。 1.2、 遵 循 傳 熱 基 本 規(guī) 律 的 單 元 操 作 ， 包 括加 熱 、 冷 卻 、 冷 凝 、 蒸 發(fā) 等 。 1.3、 遵 循 傳 質(zhì) 基 本 規(guī) 律 的 單 元 操 作 ， 包 括蒸 餾 、 吸 收 、 萃 取 、 結(jié) 晶 、 干 燥 、 膜 分 離等 。 2.1 概 述 （ 3） 流 體 輸 送 機(jī) 械 的 分 類 動(dòng) 力 式 （ 葉 輪 式 ） ： 包 括 離 心 式 、 軸 流 式 ； 容 積 式 （ 正 位 移 式 ） ： 包 括 往 復(fù) 式 ， 旋 轉(zhuǎn) 式 ； 其 他 類 型 ： 如 噴 射 式 等 。 2.2.2離 心 泵 的 特

3、性 曲 線 2.2.2離 心 泵 的 特 性 曲 線 由 圖 可 見 ： 一 般 離 心 泵 揚(yáng) 程 隨 流 量 的 增 大 而 下 降 （ 很 小 時(shí) 可 能 例 外） 。 當(dāng) =0時(shí) ， 由 圖 可 知 也 只 能 達(dá) 到 一 定 數(shù) 值 ， 這 是 離 心 泵 的 一 個(gè)重 要 特 性 ； 軸 功 率 隨 流 量 增 大 而 增 加 ， 當(dāng) 時(shí) ， 最 小 。 這 要 求 離 心泵 在 啟 動(dòng) 時(shí) ， 應(yīng) 關(guān) 閉 泵 的 出 口 閥 門 ， 以 減 小 啟 動(dòng) 功 率 ， 保 護(hù) 電 動(dòng) 機(jī) 免因 超 載 而 受 損 ； 曲 線 有 極 值 點(diǎn) （ 最 大 值 ） ， 在 此 點(diǎn) 下 操

4、 作 效 率 最 高 ,能 量損 失 最 小 。 與 此 點(diǎn) 對 應(yīng) 的 流 量 稱 為 額 定 流 量 。 泵 的 銘 牌 上 即 標(biāo) 注 額 定值 ， 泵 在 管 路 上 操 作 時(shí) ， 應(yīng) 在 此 點(diǎn) 附 近 操 作 ， 一 般 不 應(yīng) 低 于 92% 。 H QH 0QNQ QQ N max 2.2.2離 心 泵 的 特 性 曲 線 （ 5） 轉(zhuǎn) 速 n對 特 性 曲 線 的 影 響 泵 的 特 性 曲 線 是 在 一 定 轉(zhuǎn) 速 下 測 得 ， 實(shí) 際 使 用 時(shí) 會(huì) 遇 到 n改 變 的 情 況 ， 若 n變 化 20%， 可 認(rèn) 為 液 體 離 開 葉 輪 時(shí) 的 速 度 三 角

5、 形 相 似 ， 不 變 ,泵 的 效 率 不 變 (等 效 率 )， 則 ： 2 v 2 2q c u n 2e 2 2H u c n 3v eaP q H n v 2v 1q nq n 2e 2e 1H nH n 321aaP nP n 上 式 稱 為 離 心 泵 的 比 例 定 律 , n變 化 xA； 反 之 將 混 合 蒸汽 冷 卻 到 露 點(diǎn) 以 下 使 之 部 分 冷 凝 必 有 xByB。 上 述 兩 種 情 況 所 得 到 的 氣 液 組成 均 滿 足 : 部 分 汽 化 及 部 分 冷 凝 均 可 使 混 合 物 得 到 一 定 程 度 的 分 離 ， 它 們 均 是 籍

6、混 合 物 中 各 組 分 揮 發(fā) 性 的 差 異 而 達(dá) 到 分 離 的 目 的 ， 這 就 是 蒸 餾 及 精 餾 分 離的 依 據(jù) 。 BABA xxyy 3.1蒸 餾 概 述 工 業(yè) 蒸 餾 過 程 平 衡 蒸 餾 （ 閃 蒸 ） 平 衡 蒸 餾 又 稱 閃 蒸 ， 系 連 續(xù) 定 態(tài) 過 程 ， 其 流 程 如 下 圖 。 3.3.1平 衡 蒸 餾過 程 的 數(shù) 學(xué) 描 述 蒸 餾 過 程 的 數(shù) 學(xué) 描 述 不 外 為 物 料 衡 算 式 、 熱 量 衡 算 式 及 反 映 具體 過 程 特 征 的 方 程 ， 現(xiàn) 分 述 如 下 。 物 料 衡 算 式 ： 對 連 續(xù) 定 態(tài) 過

7、 程 做 物 料 衡 算 可 得 總 物 料 衡 算 ： 易 揮 發(fā) 組 分 的 物 料 衡 算 ： 兩 式 聯(lián) 立 可 得 WDF WxDyFx F xy xxFD F 3.3.1平 衡 蒸 餾兩 式 聯(lián) 立 式 中 ： F,xF加 料 流 率 ， kmol/s及 料 液 組 成 摩 爾 分 數(shù) ； D,y氣 相 產(chǎn) 物 流 率 ， kmol/s及 組 成 摩 爾 分 數(shù) ； W,x液 相 產(chǎn) 物 流 率 ， kmol/s及 組 成 摩 爾 分 數(shù) 。xy xxFD F 3.1蒸 餾 概 述 精 餾 操 作 的 費(fèi) 用 和 操 作 壓 強(qiáng) 蒸 餾 和 精 餾 都 是 通 過 氣 化 、 冷

8、凝 達(dá) 到 分 離 提 濃 的 目 的 的 。 液 體加 熱 氣 化 需 要 耗 熱 ， 氣 相 冷 凝 則 需 要 提 供 冷 卻 量 ， 因 此 ， 蒸 餾 和 精餾 都 是 能 耗 很 高 的 單 元 操 作 ， 采 用 何 種 措 施 達(dá) 到 節(jié) 能 降 耗 是 精 餾 過程 研 究 的 重 要 任 務(wù) 。 此 外 ， 蒸 餾 過 程 中 的 液 體 沸 騰 溫 度 和 蒸 汽 冷 凝溫 度 均 與 操 作 壓 強(qiáng) 有 關(guān) ， 故 工 業(yè) 蒸 餾 的 操 作 壓 強(qiáng) 應(yīng) 進(jìn) 行 適 當(dāng) 的 選 擇 。加 壓 精 餾 可 使 冷 凝 溫 度 提 高 以 避 免 使 用 費(fèi) 用 很 高 的

9、 冷 凝 器 或 者 在 常壓 下 為 氣 態(tài) 混 合 物 （ 如 烷 、 烴 類 混 合 物 ） ， 沸 點(diǎn) 很 低 ， 需 加 壓 使 其成 液 態(tài) 后 才 能 精 餾 分 離 ； 減 壓 精 餾 可 使 沸 點(diǎn) 降 低 以 避 免 使 用 高 溫 載熱 體 ， 沸 點(diǎn) 高 且 又 是 熱 敏 性 混 合 物 精 餾 宜 用 減 壓 精 餾 ； 除 上 述 情 況 外 以 外 一 般 用 常 壓 精 餾 。 3.4.1精 餾 過 程 精 餾 原 理 簡 單 蒸 餾 及 平 衡 蒸 餾 只 能 使 液 體 混 合 物 得 到 有 限 的 的 分 離 ， 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 不 能 滿 足 工 業(yè) 的 要

10、求 。 如 何 利 用 兩 組 分 揮 發(fā) 度 的 差 異 實(shí) 現(xiàn) 連 續(xù) 的高 純 度 的 分 離 ， 是 我 們 在 本 節(jié) 要 討 論 的 基 本 內(nèi) 容 。 精 餾 操 作 前 已 述 及 可 以 反 復(fù) 進(jìn) 行 多 次 部 分 汽 化 ， 部 分 冷 凝 可 以 實(shí) 現(xiàn) 高 純度 的 分 離 。 從 理 論 上 說 ， 可 以 用 多 次 重 復(fù) 蒸 餾 的 方 法 來 達(dá) 到 所 要 求的 分 離 純 度 。 多 次 蒸 餾 可 用 的 方 法 有 :多 次 簡 單 蒸 餾 、 多 次 平 衡 蒸 餾 、 多次 平 衡 級 。 前 兩 種 操 作 復(fù) 雜 ， 設(shè) 備 造 價(jià) 高 ，

11、 不 是 很 經(jīng) 濟(jì) 。 3.4.1精 餾 過 程板 式 塔 中 的 精 餾 過 程 可 以 詳 見 下 圖 。 3.5.2 回 流 比 的 選 擇 適 宜 回 流 比 的 選 擇 3.5.2 回 流 比 的 選 擇 適 宜 回 流 比 的 選 擇 最 適 宜 回 流 比 應(yīng) 通 過 經(jīng) 濟(jì) 衡 算 來 決 定 ， 即 按 照 操 作 費(fèi) 用 與 設(shè) 備 折 舊費(fèi) 用 之 和 為 最 小 的 原 則 來 確 定 ， 它 是 介 于 全 回 流 與 最 小 回 流 比 之 間 的 某個(gè) 值 。 通 常 適 宜 回 流 比 可 取 最 小 回 流 比 的 （ ） 倍 ， 即 近 年 ， 由 于 能

12、 源 緊 張 ， 其 倍 數(shù) 有 降 低 的 趨 勢 ， 甚 至 可 小 至 1.05倍 。至 于 回 流 比 對 精 餾 操 作 的 影 響 將 在 操 作 型 問 題 定 性 分 析 中 討 論 2.01.1min)0.21.1( RR 4.1 概 述（ 1） 蒸 發(fā) 操 作 的 目 的 獲 得 濃 縮 的 溶 液 直 接 作 為 化 工 產(chǎn) 品 或 半 成 品 。 脫 除 溶 劑 ， 將 溶 液 增 溶 至 飽 和 狀 態(tài) ， 隨 后 加 以 冷 卻 ， 析 出 固 體 產(chǎn) 物 ， 即 采 用 蒸 發(fā) ， 結(jié) 晶 的 聯(lián) 合 操 作 以 獲 得 固 體 溶 質(zhì) 。 除 雜 質(zhì) ， 獲 得

13、 純 凈 的 溶 劑 。（ 2） 蒸 發(fā) 的 流 程 4.1 概 述（ 3） 加 熱 蒸 汽 和 二 次 蒸 汽 蒸 發(fā) 需 要 不 斷 的 供 給 熱 能 。 工 業(yè) 上 采 用 的 熱 源 通 常 為 水 蒸 氣 ， 而蒸 發(fā) 的 物 料 大 多 是 水 溶 液 ， 蒸 發(fā) 時(shí) 產(chǎn) 生 的 蒸 汽 也 是 水 蒸 氣 。 為 了區(qū) 別 ， 將 加 熱 的 蒸 汽 稱 為 加 熱 蒸 汽 ， 而 由 溶 液 蒸 發(fā) 出 來 的 蒸 汽 稱之 為 二 次 蒸 汽 。（ 4） 分 類 按 蒸 發(fā) 操 作 空 間 的 壓 力 可 分 為 ： 常 壓 ， 加 壓 ， 或 者 減 壓 （ 真空 ） 蒸

14、 發(fā) 。 按 二 次 蒸 汽 的 利 用 情 況 可 以 分 為 單 效 蒸 發(fā) 和 多 效 蒸 發(fā) 。 4.1 概 述（ 5） 蒸 發(fā) 操 作 的 特 點(diǎn) 沸 點(diǎn) 升 高 蒸 發(fā) 的 物 料 是 溶 有 不 揮 發(fā) 溶 質(zhì) 的 溶 液 。 由 拉 烏 爾 定 律 可 知 ：在 相 同 溫 度 下 ， 其 蒸 汽 壓 純 溶 劑 的 為 低 ， 因 此 ， 在 相 同 的 壓 力下 ， 溶 液 的 沸 點(diǎn) 高 于 純 溶 劑 的 沸 點(diǎn) 。 故 當(dāng) 加 熱 蒸 汽 溫 一 定 時(shí) ，蒸 發(fā) 溶 液 時(shí) 的 傳 熱 溫 差 就 比 蒸 發(fā) 純 溶 劑 時(shí) 來 得 小 ， 而 溶 液 的 濃度 越

15、 大 ， 這 種 影 響 就 越 顯 著 。 節(jié) 約 能 源 物 料 的 工 藝 特 性 本 章 的 重 點(diǎn) 就 是 研 究 上 述 問 題 ， 同 時(shí) 還 考 慮 從 二 次 蒸 汽 中 分 離 夾 帶 液 沫 的 問 題 。 4.2 單 效 蒸 發(fā) 4.2.1 單 效 蒸 發(fā) 的 計(jì) 算 對 于 單 效 蒸 發(fā) ， 在 給 定 的 生 產(chǎn) 任 務(wù) 和 確 定 了 操 作 條 件 以 后 ， 通常 需 要 計(jì) 算 以 下 的 這 些 內(nèi) 容 ： 水 分 的 蒸 發(fā) 量 ； 熱 蒸 汽 消 耗 量 ； 發(fā) 器 的 傳 熱 面 積 。 要 解 決 以 上 問 題 ， 我 們 可 應(yīng) 用 物 料

16、衡 算 方 程 ， 熱 量 衡 算 方 程 和傳 熱 速 率 方 程 來 解 決 。 4.2.1 單 效 蒸 發(fā) 的 計(jì) 算（ 1） 物 料 衡 算 溶 質(zhì) 在 蒸 發(fā) 過 程 中 不 揮 發(fā) ， 且 蒸 發(fā) 過 程 是 個(gè) 定 態(tài) 過 程 ， 單 位時(shí) 間 進(jìn) 入 和 離 開 蒸 發(fā) 器 的 量 相 等 ， 即 wWFFw )( 0 )1( 0wwFW WFFww 0水 分 蒸 發(fā) 量 ： 完 成 液 的 濃 度 ： 4.2.2 蒸 發(fā) 設(shè) 備 中 的 溫 度 差 損 失 蒸 發(fā) 器 中 的 傳 熱 溫 差 等 于 ， 當(dāng) 加 熱 蒸 汽 的 溫 度 一 定（ 如 用 47k kN/m2（

17、絕 壓 ） 的 水 蒸 氣 作 為 加 熱 蒸 汽 ， ） ， 若 蒸發(fā) 室 的 壓 力 為 1atm而 蒸 發(fā) 的 又 是 水 （ 其 沸 點(diǎn) ） 而 不 是 溶 液 ，此 時(shí) 的 傳 熱 溫 差 最 大 ， 用 表 示 ： mt )( 0 tT 0T1500 T100TTt 50100150 0T TTt 如 果 蒸 發(fā) 的 是 30%的 NaOH水 溶 液 ， 在 常 壓 下 其 沸 點(diǎn) 是 高 于 100 。若 其 沸 點(diǎn) ， 則 有 效 傳 熱 溫 差 ， 比 所 減 小 的 值 ， 稱 為 傳 熱 溫 度 差 損 失 ， 簡 稱 溫 度 差 損 失 ， 用 表 示 120t 301

18、201500 tTt tTt 4.2.2 蒸 發(fā) 設(shè) 備 中 的 溫 度 差 損 失 TttTTTtt )()( 00T傳 熱 溫 差 損 失 Tt Ttt溶 液 沸 點(diǎn)有 效 傳 熱 溫 差溫 度 差 損 失 的 原 因 ： 溶 液 沸 點(diǎn) 的 升 高 。 這 是 由 于 溶 液 蒸 汽 壓 較 純 溶 劑 （ 水 ）在 同 一 溫 度 下 的 蒸 汽 壓 為 低 ， 致 使 溶 液 的 沸 點(diǎn) 比 純 溶 劑 （ 水 ） 高 ； 蒸 發(fā) 器 中 靜 壓 頭 的 影 響 以 及 流 體 流 過 加 熱 管 是 產(chǎn) 生 的 摩擦 阻 力 ， 都 導(dǎo) 致 溶 液 沸 點(diǎn) 的 進(jìn) 一 步 上 升

19、。 （ 1） 溶 液 的 沸 點(diǎn) 升 高 和 杜 林 規(guī) 則 如 圖 7-22為 不 同 濃 度 NaOH水 溶液 的 沸 點(diǎn) 與 對 應(yīng) 壓 強(qiáng) 下 純 水 的 沸 點(diǎn) 的關(guān) 系 ， 由 圖 可 以 看 出 ， 當(dāng) NaOH水 溶液 濃 度 為 零 時(shí) ， 它 的 沸 點(diǎn) 線 為 一 條 對 角 線 ， 即 水 的 沸 點(diǎn) 線 ， 其 它 濃度 下 溶 液 的 沸 點(diǎn) 線 大 致 為 一 組 平 行 直線 。 45 （ 2） 液 柱 靜 壓 頭 和 加 熱 管 內(nèi) 摩 擦 損 失 對 溶 液 沸 點(diǎn) 的 影 響液 柱 靜 壓 強(qiáng) 引 起 的 溶 液 溫 度 升 高 ： )()51( ptgL

20、pt 所 以 沸 騰 液 體 的 平 均 溫 度 為 ： )( ptt 在 大 多 數(shù) 教 材 中 ， 液 柱 內(nèi) 部 的 平 均 壓 力 取 的 是 液 面 壓 力 和 液 柱底 部 壓 力 的 平 均 值 ， 即 GLpp 21 m )()51( ptgLpt 4.2.2 蒸 發(fā) 設(shè) 備 中 的 溫 度 差 損 失（ 3） 因 蒸 汽 流 動(dòng) 阻 力 引 起 的 溫 度 差 損 失 在 多 效 蒸 發(fā) 中 ， 末 效 以 前 的 二 次 蒸 汽 流 到 下 一 效 的 加 熱 室 的 過 程中 ， 為 克 服 管 道 阻 力 使 其 壓 強(qiáng) 降 低 ， 二 次 蒸 汽 的 溫 度 也 相

21、應(yīng) 的 降 低 ，由 此 引 起 的 溫 度 差 損 失 為 。 總 的 溫 度 差 損 失 蒸 發(fā) 過 程 的 傳 熱 溫 度 差 （ 有 效 溫 度 差 ） ： )( 00 ptTtTt 4.3 多 效 蒸 發(fā) 利 用 二 次 蒸 汽 的 潛 熱 利 用 冷 凝 水 的 顯 熱 （ 如 預(yù) 熱 原 料 液 )7.3.1 多 效 蒸 發(fā) 蒸 汽 的 經(jīng) 濟(jì) 性 （ 利 用 率 ） 第 一 效 ： ， 1kg生 蒸 汽 在 第 一 效 中 可 產(chǎn) 生 1kg的 二次 蒸 汽 ， 將 此 1kg二 次 蒸 （ ） 引 入 第 二 效 又 可 蒸 發(fā) 1kg水 ， 即 1 1 WD 1WD 1W第

22、 二 效 ： ， 1kg生 蒸 汽 在 雙 效 中 的 總 蒸 發(fā) 量 ， 所 以依 次 類 推 ： 三 效 ， ， 效 DWW 12 DWWW 221 3DW n nDW 2DW 4.3.1多 效 蒸 發(fā) 蒸 汽 的 經(jīng) 濟(jì) 性 （ 利 用 率 ） minWD max DW效 數(shù) 單 效 雙 效 三 效 四 效 五 效 1.1 0.57 0.4 0.3 0.270.91 0.175 2.5 3.33 3.70 但 實(shí) 際 上 ， 由 于 熱 損 失 ， 溫 度 差 損 失 等 原 因 ， 單 位 蒸 汽 消 耗 量不 可 能 達(dá) 到 如 此 經(jīng) 濟(jì) 的 程 度 ， 根 據(jù) 生 產(chǎn) 經(jīng) 驗(yàn) ，

23、 最 大 的 的 值 大致 如 下 ： DW / 4.3.2 多 效 蒸 發(fā) 流 程 多 效 蒸 發(fā) 操 作 蒸 汽 與 物 料 的 流 向 有 多 種 組 合 ， 常 見 的 有 ：并 流 ： 溶 液 與 蒸 汽 的 流 向 相 同 ， 稱 并 流 ， 也 稱 為 順 流 。逆 流 ： 溶 液 與 蒸 汽 的 流 向 相 反 ， 稱 逆 流 。錯(cuò) 流 ： 溶 液 與 蒸 汽 在 有 些 效 間 成 并 流 ， 而 在 有 些 效 間 成 逆 流 。平 流 ： 每 一 效 都 加 入 原 料 液 的 方 法 。 下 面 以 三 效 為 例 加 以 說 明 ： （ 1） 并 流 流 程 （ 圖

24、7-14） 蒸 汽 流 動(dòng) 方 向 ： 123 溶 液 流 動(dòng) 方 向 ： 1 2 3 （ 1） 蒸 發(fā) 器 的 生 產(chǎn) 能 力 和 蒸 發(fā) 強(qiáng) 度 真 空 蒸 發(fā) ： 提 高 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度 （ ） 的 途 徑 之 一 是 增 大 傳 熱 溫差 ， 提 高 加 熱 蒸 汽 的 溫 度 或 是 降 低 溶 液 的 沸 點(diǎn) 均 可 增 加 。 加 熱 蒸汽 的 溫 度 （ 及 相 應(yīng) 壓 強(qiáng) ） 受 鍋 爐 額 定 壓 強(qiáng) 的 限 制 ， 因 此 ， 在 許 多 情 況 下 ，需 要 采 用 真 空 蒸 發(fā) 以 降 低 溶 液 免 遭 破 壞 ， 并 可 利 用 工 廠 中 低 溫 的 水 蒸

25、氣作 為 熱 源 。 tKAQu t t 缺 點(diǎn) ： 但 是 ， 溶 液 沸 點(diǎn) 的 降 低 使 粘 度 增 大 ， 傳 熱 系 數(shù) 有 所 降 低 ， 此 外 ，為 維 持 真 空 操 作 須 添 加 真 空 設(shè) 備 費(fèi) 用 和 一 定 量 的 動(dòng) 力 費(fèi) ， 這 也 是 它 的 缺點(diǎn) 。 提 高 ： 提 高 的 另 一 措 施 是 提 高 ， 而 的 主 要 取 決 于 蒸 發(fā) 器 的 結(jié) 構(gòu) ， 操 作 方 式 和 溶 液 的 物 理 性 質(zhì) 。 合 理 的 設(shè) 計(jì) 蒸 發(fā) 器 結(jié) 構(gòu) 以 建 立 良 好的 溶 液 循 環(huán) 流 動(dòng) 及 時(shí) 排 除 加 熱 室 中 不 凝 性 氣 體 ，

26、經(jīng) 常 清 除 污 垢 等 均 可 提高 。 K KK K 4.3.3 多 效 蒸 發(fā) 的 生 產(chǎn) 能 力 、 蒸 發(fā) 強(qiáng) 度 和 效 數(shù) 的 限 制 由 于 可 以 看 出 ， 蒸 發(fā) 設(shè) 備 的 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度 取 決 于 和 ，因 此 要 提 高 ， 必 須 提 高 和 。 （ 2） 多 效 蒸 發(fā) 效 數(shù) 的 限 制 前 面 我 們 講 過 ， 效 數(shù) 增 多 ， 設(shè) 備 的 生 產(chǎn) 強(qiáng) 度 降 低 ， 而 加 熱 蒸 汽 經(jīng) 濟(jì) 性提 高 ， 因 此 ， 必 須 合 理 選 擇 效 數(shù) 以 便 設(shè) 備 費(fèi) 和 操 作 費(fèi) 之 和 最 少 。 這 是 一個(gè) 優(yōu) 化 問 題 。 （ 3）

27、 多 效 蒸 發(fā) 計(jì) 算 描 述 多 效 蒸 發(fā) 過 程 的 參 數(shù) 很 多 ， 但 各 類 參 數(shù) 之 間 受 到 一 些 基 本 方 程的 約 束 ， 這 些 基 本 方 程 可 分 為 ： 物 料 衡 算 式 ， 熱 量 衡 算 式 ， 傳 熱 速 率 式 及 物 性 函 數(shù) 式 （ 如 水 蒸 氣 性 質(zhì) ， 物 料 熱 焓 及 沸 點(diǎn) 上 升 等 ） 。 r tKArQu K Ktt （ 1） 循 環(huán) 型 蒸 發(fā) 器 垂 直 短 管 式 （ 圖 7-2） （ 1） 循 環(huán) 型 蒸 發(fā) 器 熱 式 加 熱 室 與 蒸 發(fā) 室 分 開 （ 圖 7-3） （ 1） 循 環(huán) 型 蒸 發(fā) 器

28、循 環(huán) 蒸 發(fā) 器 （ 圖 7-4） 4.4.2 蒸 發(fā) 器 的 傳 熱 系 數(shù) （ 1） 蒸 發(fā) 器 的 熱 阻 分 析 蒸 發(fā) 器 的 傳 熱 熱 阻 可 由 下 式 計(jì) 算 管 外 蒸 汽 冷 凝 熱 阻 一 般 很 小 ， 但 須 注 意 及 時(shí) 排 除 加 熱 室 中 不凝 性 氣 體 ， 否 則 不 凝 性 氣 體 在 加 熱 室 內(nèi) 不 斷 積 累 ， 將 使 此 項(xiàng) 熱 阻 明 顯增 加 ； 管 壁 熱 阻 一 般 可 以 忽 略 ； 21 111 iRaK 11a 4.4.2 蒸 發(fā) 器 的 傳 熱 系 數(shù) 管 內(nèi) 壁 液 一 側(cè) 的 垢 層 熱 阻 取 決 于 溶 液 的

29、性 質(zhì) 及 管 內(nèi) 液 體 的 運(yùn) 動(dòng)狀 況 。 降 低 垢 層 熱 阻 的 方 法 是 定 期 清 理 加 熱 管 ， 加 快 流 體 的 循 環(huán) 速 度 ，或 加 入 微 量 阻 垢 劑 以 延 緩 形 成 垢 層 ； 在 處 理 有 結(jié) 晶 析 出 的 物 料 時(shí) 可 加 入少 量 晶 種 ， 使 結(jié) 晶 盡 可 能 地 在 溶 液 的 主 體 中 ， 而 不 是 在 加 熱 面 上 析 出 ； 管 內(nèi) 沸 騰 給 熱 阻 主 要 決 定 于 沸 騰 液 體 的 流 動(dòng) 情 況 。（ 2） 管 內(nèi) 汽 液 兩 相 流 動(dòng) 形 式（ 3） 管 內(nèi) 沸 騰 給 熱 iR 21 5、 傳 熱

30、過 程 在 化 工 生 產(chǎn) 中 的應(yīng) 用 加 熱 或 冷 卻 換 熱 強(qiáng) 化 傳 熱 過 程 保 溫 削 弱 傳 熱 過 程 傳 熱 的 三 種 基 本 方 式 1).熱 傳 導(dǎo) 熱 量 從 物 體 內(nèi) 溫 度 較 高 的 部 分 傳 遞 到溫 度 較 低 的 部 分 ， 或 傳 遞 到 與 之 接 觸 的另 一 物 體 的 過 程 稱 為 熱 傳 導(dǎo) 。 特 點(diǎn) ： 沒 有 物 質(zhì) 的 宏 觀 位 移 2).對 流 自 然 對 流 流 體 內(nèi) 部 質(zhì) 點(diǎn) 發(fā) 生相 對 位 移 的 熱 量 傳 遞過 程 強(qiáng) 制 對 流 3).熱 輻 射 物 體 因 熱 的 原 因 發(fā) 出 輻 射 能 的 過

31、程 稱 為 熱 輻 射 。 能 量 轉(zhuǎn) 移 、 能 量 形 式 的 轉(zhuǎn) 化特點(diǎn) 不 需 要 任 何 物 質(zhì) 作 媒 介 1） 套 管 換 熱 器 2） 列 管 換 熱 器 傳 熱 面 為 內(nèi) 管 壁 的 表 面 傳 熱 面 為 殼 內(nèi) 所 有 管 束 壁 的 表 面 積 四 、 熱 載 體 及 其 選 擇 加 熱 劑 ： 熱 水 、 飽 和 水 蒸 氣 、 礦 物 油 或 聯(lián) 苯 等 低 熔 混 合 物 、 煙 道 氣 等 。 冷 卻 劑 ： 水 、 空 氣 、 冷 凍 鹽 水 、 液 氨 等 冷 卻 溫 度 30 C 水 ； 加 熱 溫 度 180 C 飽 和 水 蒸 氣 式 中 ： K總

32、傳 熱 系 數(shù) ， W/(m2. )或 W/(m2.K)； Q傳 熱 速 率 ， W或 J/s； A總 傳 熱 面 積 ， m2； tm兩 流 體 的 平 均 溫 差 ， 或 K?？?傳 熱 速 率 方 程 ： 6.1.1 固 體 去 濕 方 法 和 干 燥 過 程 物 料 的 去 濕 方 法（ 1） 機(jī) 械 去 濕 物 料 帶 水 較 多 時(shí) ， 可 先 用 離 心 過 濾 等 機(jī) 械 分 離 方 法 以 除 去 大 量 的 水 ； （ 2） 吸 附 去 濕 用 某 種 平 衡 水 汽 分 壓 很 低 的 干 燥 劑 （ 如 CaCl 2、 硅 膠 等 ） 與 濕 物 料 并存 ， 使 物

33、料 種 的 水 分 相 繼 經(jīng) 氣 相 而 轉(zhuǎn) 入 干 燥 劑 內(nèi) ； （ 3） 供 熱 干 燥 工 業(yè) 干 燥 操 作 多 是 用 熱 空 氣 或 其 它 高 溫 氣 體 為 介 質(zhì) ， 使 之 掠 過 物 料 表 面 ，介 質(zhì) 向 物 料 供 熱 并 帶 走 汽 化 的 濕 分 ， 此 種 干 燥 常 稱 為 對 流 干 燥 ， 是 本 章討 論 的 主 要 內(nèi) 容 ； 6.1.2 對 流 干 燥 流 程 及 經(jīng) 濟(jì) 性 6.1.2 對 流 干 燥 流 程 及 經(jīng) 濟(jì) 性(1) 干 燥 過 程 的 傳 熱 、 傳 質(zhì) 傳 熱 傳 質(zhì)方 向 從 氣 相 到 固 體 從 固 體 到 氣 相推

34、動(dòng) 力 溫 度 差 水 汽 分 壓 差(2) 干 燥 過 程 進(jìn) 行 的 必 要 條 件 濕 物 料 表 面 水 汽 壓 力 大 于 干 燥 介 質(zhì) 水 汽 分 壓 ； 干 燥 介 質(zhì) 將 汽 化 的 水 汽 及 時(shí) 帶 走 。 空 氣 中 水 分 含 量 的 表 示 方 法 （ 1） 水 汽 分 壓 p水 汽 與 露 點(diǎn) td （ 2） 空 氣 的 濕 度 H 為 便 于 進(jìn) 行 物 料 衡 算 ， 常 將 水 汽 分 壓 p水 汽 換 算 成 濕 度 。 空 氣 的濕 度 H定 義 為 每 kg干 空 氣 所 帶 有 的 水 汽 量 ， 單 位 是 kg/kg干 氣 ， 即6.2.1 濕

35、空 氣 的 狀 態(tài) 參 數(shù) 水 汽水 汽水 汽水 汽氣水 pp ppp pMMH 622.0 空 氣 中 水 分 含 量 的 表 示 方 法 （ 3） 相 對 濕 度 空 氣 中 的 水 汽 分 壓 p水 汽 與 一 定 總 壓 及 一 定 溫 度 下 空 氣 中 水 汽分 壓 可 能 達(dá) 到 的 最 大 值 之 比 定 義 為 相 對 濕 度 ， 以 表 示 。 spp水 汽當(dāng) pp s當(dāng) pp s pp水 汽 （ 1） 箱 式 干 燥 器 （ 2） 噴 霧 干 燥 器 （ 2） 噴 霧 干 燥 器 （ 4） 流 化 床 干 燥 器 （ 5） 轉(zhuǎn) 筒 干 燥 器 6.4.3 非 對 流 式 干 燥 器 （ 1） 耙 式 真 空 干 燥 器