第五章 硝铵溶液的蒸发

载热体性质满足条件：1. 温度高于溶液费点且易于调节；2.粘度小。热焓量高，重度大，给热系数a值大；3.毒性小，且安全稳定，饱和蒸汽压低；4.来源丰富，价格低廉，能综合利用余热。

在蒸发过程中，为了强化传热过程，必须使加热蒸汽温度于被蒸发溶液的沸点间具有较大的温差，因此常采用真空蒸发，借以提高蒸发器能力并降低热能消耗。

硝铵溶液蒸发的特点是：溶液粘度大，有腐蚀性，易结构，而且一般采用饱和蒸汽加热，因此在布置流体流动途径时，通常使硝铵溶液走管内，加热蒸汽走管外。

装热面积是衡量蒸发器能力和经济性的主要指标，利用工艺过程的特点强化蒸发器的传热过程，使设备发挥大作用，是值得研究的问题。

对已安装投产，传热面积已经固定的蒸发器，传热效率的高低主要决定于温度差和传热系数K。

三 影响温度差及传热系数的因素

影响蒸发过程中因素较多，了解和弄懂蒸发过程中主要影响因素间的相互关系，有助于掌握操作规律，实现蒸发器的高效、低耗运行。

1.影响温差的因素 温度差是加热蒸汽与呈沸腾状态的被蒸发溶液的温度差值。显然为了使热量能够由加热蒸汽传给溶液，以形成沸腾蒸发，加热蒸汽温度T必须高于溶液的沸点t。当温差为零时，蒸发过程就不能进行。温差越大传热也越好，但温差过大（例如超过30度）会使溶液几句沸腾与加热面积接触较差，传热效率不再明显增长，反而增加了蒸汽消耗和硝铵分解损失，所以确定加热饱和蒸汽压力时，既要注意有较大的温度差，又要考虑经济合理。蒸发过程中产生的蒸发蒸汽是一种饱和水蒸汽，其温度同溶液沸腾温度是近似相等的。由于饱和水蒸汽的温度和压力有明显的对应的关系，因此温度差也可认为是由加热蒸汽与蒸发蒸汽的压力差而产生的。压力差越大，则温度差越大。多效蒸发流程中，各效导管中存在流体阻力，造成二次蒸汽压力降低，因此温度差受到损失。当加热蒸汽压力一定是温度差的值取决于溶液沸点温度t的大小，溶液的沸点越高，则温度差越小。溶液的沸点t受到下列三个因素影响：（一）溶液蒸汽压较纯水低，引起沸点升高。蒸发过程中，硝铵溶液逐渐被浓缩，其沸点也随之升高，当加热蒸汽温度是定值时，温度差就逐渐降低。在实际生产中，有时选择“多段蒸发“的方法，随着溶液浓度逐渐提高，加热蒸汽压力也逐渐提高，以满足传热温度差的需要。（2）蒸发器内液位影响使溶液沸点升高。

由于液柱静压强的影响会造成溶液沸点升高，使得温差变小，对传热不利。表现在操作中出现了这样一种现象：当液面开始沸腾时，溶液内部并不一定沸腾，要使溶液全部沸腾，则需要较高的温度。为了避免和减轻由于溶液压力而引起溶液沸点升高的现象，所以要求在操作时，蒸发器中硝铵液面能维持较低的水平。也正是因为上述原因，蒸发高浓度硝铵溶液时（此时比重大）常选用卧式蒸发器。因为卧式蒸发器中的页面容易控制在比较低的水平。（3）真空蒸发使溶液沸点下降。

影响传热系数K的因素：在实际操作中，管壁上的垢层厚度对传热系数影响尤其明显。由于硝铵溶液蒸发时会使蒸发器列管内结垢，特别是含有添加剂的硝铵溶液蒸发时结垢现象更加厉害，而结垢越厚传热越差，所以当蒸发器工作一