1蒸发量w 对单效蒸发器作溶质衡算，得Fx0=(F一W)x w=F(1-x0) 式中：F一原料液流量：W一蒸发量： x一原料液的质量组成：x一完成液的组成 2加热蒸气消耗量D 蒸发操作中，加热蒸气的热量一般用于将溶液加热至沸点，将水分蒸发为蒸气以及向 周围散失的热量。 对于某些溶液，如CaC2、NaOH、HSO,等水溶液稀释时释放出热量，则当其蒸发浓 缩时应考虑供给和稀释热相当的浓缩热。 2.1溶液稀释热不可忽略时 对单效蒸发器作物料的热量衡算，得 DH +Fho=WH'+(F-W)h +Dh+ D=WH'(F-W)h-Fh+Q H-h 式中D一加热蒸气的消耗量，kgh H—加热蒸气的烙，kkg ho 一原料液的焓，kJkg H一二次蒸气的烙，kJE h,—完成液的烙，kJkg h—冷凝水的烙，kJkg O,一热损失.kh 若加热蒸气的冷凝液在蒸气的饱和温度下排除，则H一=r,则上式变为 D=PH'+(F-W)h,-P。+QL 式中·一加热蒸气的汽化热，k/kg 稀释热不可忽略时，溶液的焓可由专用的烙浓图查得。 22溶液的稀释热可以忽略时 溶液的稀释热可以忽略时，溶液的焓可由比热算出，即 ho=cpodt-0)=cpoto h=cpi(t-0)=cplti:hw=cpw(t-0)=Cptw 第6贞共28贞（第三章溶液浓缩）
代入蒸发器物料的热量衡算式中，则有：D-cpD=WH十F一W)cp一Fco十Q 计算溶液比热的经验公式为：Cp=cp(I一x)十cpx 当x<0.2时，上式简化为：Cp=c1-y 式中：Cp—溶液的比热kkgC):Cm—纯水的比热，kgC): Cg—溶质的比热，kkg°℃). 为简化计算，上式中完成液的比热可用原料液的比热表示 计算原料液及完成液的比热可分别写成： Cp-Cpw((I-x)+-CpBXo-Cpw一(Cpw一cpB)X Cpl-=Cpw(1-X1)+CpBX1=Cpw-(Cpw-CpB)X 联立上两式，得 (Cno-Cnx=(Co!Cpw)Xo 上式即为完成液比热与原料液比热间的关系式。 代入，并整理得： D(H-CpT)=W(H'-cph)+Fcpo(h-to)+O 由于H-CpwTr:H'-cp 式中：一加热蒸气的汽化热，kg:r'一二次蒸气的汽化热，kkg。 将上两式代入，并简化得：Q=Dr=所'fcp06一W+Q D Wr'+Fcpo(t -to)+O 上式说明加热蒸气的热量用于将原料液加热到沸点、蒸发水分以及向周围的热损失。 若原料液预热至沸点再进入蒸发器，且忽略热损失，上式简化为： 第7贞共28贞（第三章溶液浓缩）
D=Wr 式中e一蒸发1kg水分时，加热蒸气的消耗量，称为单位蒸气耗量，kgkg。 3单位蒸气消耗量 >单效蒸发操作中≈1，每蒸发Ikg的水分约消耗1kg的加热蒸气（由于蒸汽的 汽化热随压强变化不大，即≈')： >实际蒸发操作中e值约为1.1或更大： (1)温度养的损失的存在： (2)二次蒸汽的气化潜热总是大于加热蒸汽的气化潜热 >e值是衡量蒸发装置经济程度的指标。 3.1传热面积S 蒸发器的传热面积由传热速率公式 =SoK。△1m计算，即： S。=KAta 式中：S—蒸发器的传热面积，m:K一基于外面积的总传热系数：kw(m2C) △tm —平均温度养，℃：Q—蒸发器的热负荷，即蒸发器的传热速率，kw 注意：若加热蒸气的冷凝水在饱和温度下排除，则s可根据式5一27直接算出，否则应 分段计算。下面按前者情况进行讨论。 3.1.1平均温度差4m 在蒸发过程中，加热两侧流体均处于恒温、变相状态下，故：41m=T一 式中：T一加热蒸气的温度，℃：1操作条件下溶液的沸点，℃。 3.12基于传热外面积的总传热系数K。 1 K0= 入dm 式中：a—对流传热系数，Wm2.℃)：d管径，m Ri一垢层热阻，m2.℃W: b一管壁厚度，m A一管材的导热系数，W(m℃)：下标i表示管内侧、o表示外侧、m表示平均 第8贞共28贞（第三章溶液浓缩）
垢层热阻值可按经验数值估算。管外侧的蒸气冷凝传热系数可按膜式冷凝传热系数公 式计算，管内侧溶液沸腾传热系数则按管内沸腾传热系数关联式计算。 3.2蒸发器的热负荷Q 若加热蒸气的冷凝水在饱和温度下排除，且忽略热损失，则蒸发器的热负荷为：Q=D， 上面算出的传热面积，应视具体情况选用适当的安全系数加以校正。 例题：有一传热面积为30m2的单效蒸发器，将35℃，浓度为20%（质量）的NaOH溶 液浓缩至50%（质量）。己知加热用饱和水蒸气的压力为294kN/m2(绝压)，蒸发室内压 力为19.6kN/m2(绝压)，溶液的沸点为100℃，又蒸发器的总传热系数为1000Wm2-k, 热损失可取为传热量的3%，试计算加热蒸气消耗量D和料液处理量F。 解：根据加热蒸气压力和二次蒸气压力，由蒸气表查得： 294kN/m2(绝压)时：蒸气烙H=2728kJkg:冷凝水的烙m=556.5kJ/kg 汽化热=2171.5k/kg:温度T=132.9℃ 19.6kN/m2(绝压)时： 蒸气的焓H*=2605kJkg:饱和温度T'=59.7℃ 二次蒸气的焓H'=2605+1.88×(100-59.7)=2681kJkg,(1.88为水蒸气的比热，kJ/kgk) 由传热速率方程得：Q=K4T-=1000×30X(132.9-100)-9.87×105wm2.℃ D=9.87×105/1000 2728-556.5 =0.455kg/s=1640kg/h (2)料液流量F DH+Fho=WH'+(F-W)h:+Dhw+QL 式中是D、H、H'、已知量，根据料液、完成液的温度和浓度查图得，原料液的烙 h,=120kJkg,完成液的烙h=540kJkg又Q1=0.03Q-0.03×9.87X105=29.6kw 代入己知数据 0.445×2728+120F=2681W+540F-W+0.455×556.5+29.6 整理后，得：420F+2141W-958.4,又=F1-) 解得：F=0.56kgs:W=0.34kgs 第9贞共28贞（第三章溶液浓缩）