单效蒸发计算

生产中最简单的单效真空蒸发，且多为水溶液单效蒸发——二次蒸汽不加利用的蒸发

对于单效蒸发，在给定的生产任务和确定了操作条件以后，通常需要计算以下的这些内容：

水分的蒸发量；

热蒸汽消耗量；

发器的传热面积。

要解决以上问题，我们可应用物料衡算方程，热量衡算方程和传热速率方程来解决。

（1）物料衡算

溶质在蒸发过程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即：

溶质的物料衡算 ：   

水分蒸发量：

完成液的浓度：

（2）热量衡算

对蒸发器作热量衡算，当加热蒸汽在饱和温度下排出时， 

（3）蒸发器传热面积的计算

由传热速率方程得： 

由于蒸发过程的蒸汽冷凝和溶液沸腾之间的恒温差传热，加热蒸汽的饱和温度T₀ ，蒸发器中溶液的温度 t ，且蒸发器的热负荷，所以有

                                        加热蒸汽消耗量×加热蒸汽的蒸发潜热

蒸发设备中的温差损失

温度差损失的原因 ：

（1）溶液沸点的升高。这是由于溶液蒸汽压较纯溶剂（水）在同一温度下的蒸汽压为低，致使溶液的沸点比纯溶剂（水）高；

（2） 蒸发器中静压头的影响以及流体流过加热管是产生的摩擦阻力，都导致溶液沸点的进一步上升。

溶液的沸点升高与杜林规则

    在相当宽的压强范围内溶液的沸点与同压强的下溶剂的沸点成线性关系： 

 当NaOH水溶液浓度为零时，它的沸点线为一条对角线，即水的沸点线，其它浓度下溶液的沸点线大致为一组平行直线。

（1）浓度不太高的范围内，由于沸点线近似为一组平行直线，因此可以合理的认为沸点的升高与压强无关，而可取大气压下的数值；

（2）浓度范围只需要知的两个不同压强下溶液的沸点，则其他压强下的溶液沸点可按杜林规则进行计算。

单效蒸发过程的计算

（1）           设计型计算：给定蒸发任务，要求设计经济上合理的蒸发器。

（2）           操作型计算：已知蒸发器的结构形式和蒸发面积。

真空蒸发

工业上常使溶液在减压下亦即真空下蒸发以降低溶液的沸点。

真空蒸发特点：

（1）在减压下溶液沸点较常压下低，因此可以提高加热蒸汽与沸腾液体间的温差；

（2）可以利用低压整齐甚至废气作为加热蒸汽；

（3）可用以浓缩不耐高温的溶液；

（4）溶液沸点低，蒸发器外界热量损失较小。

                                   硝酸铵水溶液蒸发流程

图示为硝酸铵水溶液蒸发的简化流程。稀硝酸铵溶液（料液）经预热后加入蒸发器。蒸发器的下部是由许多加热管组成的加热室，在管外用蒸汽加热管内的溶液，并使之沸腾汽化；经浓缩后的硝酸铵溶液（完成液）从蒸发器底部排出。蒸发器的上部为蒸发室，汽化产生的蒸气在蒸发室及其顶部的除沫器中将其中夹杂的液沫予以分离，然后送往冷凝器被冷凝而除去。