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1原理

在蒸發(fā)生產(chǎn)中，二次蒸氣的產(chǎn)量較大，且含大量的潛熱，故應(yīng)將其回收加以利用，若將二次蒸氣通入另一蒸發(fā)器的加熱室，只要后者的操作壓強(qiáng)和溶液沸點(diǎn)低于原蒸發(fā)器中的操作壓強(qiáng)和沸點(diǎn)，則通入的二次蒸氣仍能起到加熱作用，這種操作方式即為多效蒸發(fā)。

多效蒸發(fā)中的每一個(gè)蒸發(fā)器稱為一效。凡通入加熱蒸汽的蒸發(fā)器稱為第一效，用第一效的二次蒸氣作為加熱劑的蒸發(fā)器稱為第二效，依此類推。采用多效蒸發(fā)器的目的是為了節(jié)省加熱蒸氣的消耗量。理論上，1kg加熱蒸氣大約可蒸發(fā)1kg水。

但由于有熱損失，而且分離室中水的汽化潛熱要比加熱室中的冷凝潛熱大，因此，實(shí)際上蒸發(fā)1kg水所需要的加熱蒸氣超過1kg。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，蒸氣的經(jīng)濟(jì)性（U=W/D），單效為0.91；雙效為1.76；三效為2.5：四效為3.33；五效為3.71等?？梢婋S著效數(shù)的增加，W/D的增長率逐漸下降。例如，由單效改為雙效時(shí)，加熱蒸汽大約可節(jié)省50%；而四效改為五效時(shí)，加熱蒸汽只節(jié)省10%。但是，隨著效數(shù)的增加，傳熱的溫度差損失增大，使得蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度大大下降，設(shè)備費(fèi)用成倍增加。當(dāng)效數(shù)增加到一定程度后，由于增加效數(shù)而節(jié)省的蒸氣費(fèi)用與所增添的設(shè)備費(fèi)相比較，可能會(huì)得不償失。

工業(yè)上必須對(duì)操作費(fèi)和設(shè)備費(fèi)作出權(quán)衡，以決定合理的效數(shù)。常用的為2～3效，多為6效。

2流程

多效蒸發(fā)中第一效加入加熱蒸汽，從第一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為第二效的加熱蒸汽，而第二效的加熱室卻相當(dāng)于第一效的冷凝器，從第二效產(chǎn)生的二次蒸汽又作為第三效的加熱蒸汽，如此串聯(lián)多個(gè)蒸發(fā)器，就組成了多效蒸發(fā)。由于多效操作中蒸發(fā)室的操作壓力是逐效降低的，故在生產(chǎn)中的多效蒸發(fā)器的末效帶與真空裝置連接。各效的加熱蒸汽溫度和溶液的沸點(diǎn)也是依次降低的，而完成液的濃度是逐效增加的。最后一效的二次蒸汽進(jìn)入冷凝器，用水冷卻冷凝成水而移除。

為了合理利用有效溫差，行根據(jù)處理物料的性質(zhì)，通常多效蒸發(fā)有下列三種操作流程。

并流流程

右圖為為并流加料三效蒸發(fā)的流程。溶液和二次蒸汽同向依次通過各效。

這種流程的優(yōu)點(diǎn)為：料液可藉相鄰二效的壓力差自動(dòng)流入后一效，而不需用泵輸送，同時(shí)，由于前一效的沸點(diǎn)比后一效的高，因此當(dāng)物料進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)產(chǎn)生自蒸發(fā)，這可多蒸出一部分水汽。這種流程的操作也較簡便，易于穩(wěn)定。但其主要缺點(diǎn)是傳熱系數(shù)會(huì)下降，這是因?yàn)楹笮蚋餍У臐舛葧?huì)逐漸增高，但沸點(diǎn)反而逐漸降低，導(dǎo)致溶液黏度逐漸增大。

逆流流程

右圖為逆流加料三效蒸發(fā)流程。溶液與二次蒸汽流動(dòng)方向相反，需用泵將溶液送至壓力較高的前一效。

其優(yōu)點(diǎn)是，各效濃度和溫度對(duì)溶液的黏度的影響大致相抵消，各效的傳熱條件大致相同，即傳熱系數(shù)大致相I司。

缺點(diǎn)是：料液輸送必須用泵，另外，進(jìn)料也沒有自蒸發(fā)。一般這種流群只有在溶液黏度隨溫度變化較大的場(chǎng)合才‘被采用，

平流流程

圖中為平流加料三效蒸發(fā)流程，蒸汽的走向與并流相同，但原料液和完成液則分別從各效加入和排出。這種流程適用于處理易結(jié)晶物料，例如食鹽水溶液等的蒸發(fā)。

3計(jì)算

多效蒸發(fā)需要計(jì)算的內(nèi)容有：各效蒸發(fā)水量、加熱蒸汽消耗量及傳熱面積。由于多效蒸發(fā)的效數(shù)多，計(jì)算中未知數(shù)量也多，所以計(jì)算遠(yuǎn)較單效蒸發(fā)復(fù)雜。因此2015年已采用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算。但基本依據(jù)和原理仍然是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。由于計(jì)算中出現(xiàn)未知參數(shù)，因此計(jì)算時(shí)常采用試差法，其步驟如下。

（1）根據(jù)物料衡算求出總蒸發(fā)量。

（2）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定各效蒸發(fā)量，再估算各效溶液濃度，通常各效蒸發(fā)量可按各效蒸發(fā)量相等的原則設(shè)定，即

并流加料的蒸發(fā)過程，由于有自蒸發(fā)現(xiàn)象，則可按如下比例設(shè)定

若為兩效 W1：W2 = 1：1.1

若為三效 W1：W2：W3 = 1：1.1：1.2

根據(jù)設(shè)定得到各效蒸發(fā)量后，即可通過物料衡算求出各完成液的濃度。

（3）設(shè)定各效操作壓力以求各效溶液的沸點(diǎn)。通常按各效等壓降原則設(shè)定，即相鄰兩效間的壓差為

式中，p1——加熱蒸汽的壓強(qiáng)，Pa；

pe——冷凝器中的壓強(qiáng)，Pa；

n——效數(shù)。

（4）應(yīng)用熱量衡算求出各效的加熱蒸汽用量和蒸發(fā)水量。

（5）按照各效傳熱面積相等的原則分配各效的有效溫度差，并根據(jù)傳熱效率方程求出各效的傳熱面積。

（6）校驗(yàn)各效傳熱而積是否相等，若不等，則還需重新分配各效的有效溫度差，重新計(jì)算，直到相等或相近時(shí)為止。