隨著工業蒸發技術的不斷發展，蒸發操作被廣泛應用于化工、醫藥、海水淡化等領域，蒸發設備的結構與工藝亦不斷地改進與創新，種類繁多，結構各異。一旦涉及到蒸發器選型，就成了一個令客戶糾結的難題。

 

       一、蒸發水量的計算
       對右圖所示蒸發器進行溶質的物料衡算，可得
        
       由此可得水的蒸發量                    
       完成液的濃度   
       式中：
       F——原料液量，kg/h；
       W——蒸發水量，kg/h；
       L——出料量，kg/h；
       x₀——原料液中溶質的濃度，質量分數；
       x₁——出料晶漿中溶質的濃度，質量分數。
       二、加熱蒸汽消耗量的計算
       加熱蒸汽用量可通過熱量衡算求得， 
       考慮溶液濃縮熱不大，對熱量衡算公式化簡可寫成：
        
       式中： Q_L ——熱損失，可取Q的某一百分數，kJ/kg ;
       c₀——為原料的比熱，kJ/(kg·℃) 。
       r 、r´——分別為加熱蒸汽和二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。
       若原料由預熱器加熱至沸點后進料（沸點進料），即t₀=t₁，并不計熱損失，則可寫為：
          或                                      
       式中：D/W稱為單位蒸汽消耗量，它表示加熱蒸汽的利用程度，也稱蒸汽的經濟性。由于蒸汽的汽化潛熱隨壓力變化不大，故 r = r´。對單效蒸發而言，D/W =1，即蒸發一千克水需要約一千克加熱蒸汽，實際操作中由于存在熱損失等原因，D/W ≈1。可見單效蒸發的能耗很大，是很不經濟的。
       三、傳熱面積的計算
       蒸發器的傳熱面積可通過傳熱速率方程求得，即：
        或                             
       式中： A ——蒸發器的傳熱面積，m²;
       K ——蒸發器的總傳熱系數，W/(m²•K)；
       Δt_m——傳熱平均溫度差，℃；
       Q ——蒸發器的熱負荷，W或kJ/kg。
       式中，Q可通過對加熱室作熱量衡算求得。若忽略熱損失，Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量，即
        
       但在確定Δt_m和K時，卻有別于一般換熱器的計算方法。
       （一）平均溫度差Δt_m的確定
       在蒸發操作中，蒸發器加熱室一側是蒸汽冷凝，另一側為液體沸騰，因此其傳熱平均溫度差應為：
        
       式中： T ——加熱蒸汽的溫度，℃；
       t₁ ——操作條件下溶液的沸點，℃ 。
       應該指出，溶液的沸點，不僅受蒸發器內液面壓力影響，而且受溶液濃度、液位深度等因素影響。因此，在計算Δt_m時需考慮這些因素。
       1、溶液濃度的影響
       溶液中由于有溶質存在，因此其蒸氣壓比純水的低。換言之，一定壓強下水溶液的沸點比純水高，它們的差值稱為溶液的沸點升高，以表示。影響的主要因素為溶液的性質及其濃度。一般，有機物溶液的較小；無機物溶液的較大；稀溶液的不大，但隨濃度增高，值增高較大。例如，7.4％的NaOH溶液在101.33KPa下其沸點為102℃，僅為2℃，而48.3％NaOH溶液，其沸點為140℃，值達40℃之多。
       各種溶液的沸點由實驗確定，也可由手冊或本書附錄查取。
       2、壓強的影響
       當蒸發操作在加壓或減壓條件下進行時，若缺乏實驗數據，則似按下式估算
       式中：Δ^’  ——操作條件下的溶液沸點升高，℃；
         Δ^’_常——常壓下的溶液沸點升高，℃；
       f  ——校正系數，無因次，其值可由下式計算，
        
       其中：T^’——操作壓力下二次蒸汽的飽和溫度，℃；
         r^’——操作壓力下二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。
       3、液柱靜壓頭的影響
       通常，蒸發器操作需維持一定液位，這樣液面下的壓力比液面上的壓力（分離室中的壓力）高，即液面下的沸點比液面上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引起的溫度差損失，以表示。為簡便計，以液層中部（料液一半）處的壓力進行計算。根據流體靜力學方程，液層中部的壓力p_av為：
        
       式中：p＇——溶液表面的壓力，即蒸發器分離室的壓力，Pa；
        ρ_av——溶液的平均密度，kg/m³；
      h ——液層高度，m。
       則由液柱靜壓引起的沸點升高為
        
       式中： t_av ——液層中部p_av壓力下溶液的沸點，℃；
       t_b ——p＇壓力（分離室壓力）下溶液的沸點，℃。
       近似計算時，上式中的t_av和t_b可分別用相應壓力下水的沸點代替。
       4、管道阻力的影響
       倘若設計計算中溫度以另一側的冷凝器的壓力（即飽和溫度）為基準，則還需考慮二次蒸汽從分離室到冷凝器之間的壓降所造成的溫度差損失，以表示。顯然，值與二次蒸汽的速度、管道尺寸以及除沫器的阻力有關。由于此值難于計算，一般取經驗值為1℃，即=1℃。
       考慮了上述因素后，操作條件下溶液的沸點t₁，即可用下式求取，
       或                                
       式中：T_ｃ^＇——冷凝器操作壓力下的飽和水蒸汽溫度，℃；
       Δ＝＋＋——總溫度差損失，℃；
       蒸發計算中，通常把t1平均溫度差稱為有效溫度差，而把T –T_ｃ^＇稱為理論溫差，即認為是蒸發器蒸發純水時的溫差。
       （二）總傳熱系數K的確定
       常用蒸發器總傳熱系數K的經驗值

 

        以上是小編為大家提供的蒸發器選型設計公式，在蒸發器選型或設計時，一般都會在滿足生產任務要求，保證產品質量的前提下，兼顧所選用的蒸發器的結構簡單、操作方便，傳熱效果等。因此蒸發器選型需要讓專業的人士去做，專業的人做專業的事，小編曾寫過一篇《三效蒸發器選型注意事項，了解一下》，有需要的也可以點擊查看。