蒸发过程解析(analysis of eva poration process)
为实现蒸发过程优化而进行的数学解析。蒸发是使溶液中的溶剂在沸腾状态下部分汽化并将蒸汽移除,从而使溶质浓度提高的过程,为有色金属提取冶金单元操作之一。当溶液浓缩超过溶质的饱和浓度时,便有结晶溶质析出,浓缩、结晶多数是物理过程,但有时是化学分解反应的结果。因此,蒸发与反应及结晶过程有密切联系,如钨酸铵溶液蒸发浓缩,分解出氨并有仲钨酸铵析出。有色金属冶金生产的蒸发过程常伴有化学反应过程。
简单的蒸发是间歇式的,用直接火或电加热。多数情况下,由于蒸发处理量大,要求有较大的传热面,需要用蒸汽加热,采用列管式或夹套式蒸发器。蒸发水量由下式计算:
式中W为蒸发水量,kg/h;x0、x1分别为原料液及完成液溶质质量分率,%;F为加料量,kg/h;D为加热蒸汽量,kg/h;r0、r’为加热蒸汽及二次蒸汽潜热,kJ/kg;Cpo为原料液的比热容,kJ/kg•K;Q、Q1为传热量及热损失,kj/h;t0为原料液温度,K;t1为溶液沸点,K;S为传热面积,㎡;K为传热系数,kJ/(㎡•h•K),△tm为平均温度差,K。
利用二次蒸汽加热下一效蒸发器,可节省新蒸汽,提高经济效益。多效串联使用时,最后一效抽真空以保持各效有足够的温度差,这种流程为多效蒸发,适用于蒸发量大的生产过程。计算方法与单效相似。
在有结晶产生的蒸发过程,应及时排除结晶以减少其在传热面上的结垢,蒸发器附设结晶分离器。
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