多效蒸发

将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发操作

多效蒸发是将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发操作。在多效蒸发中，各效的操作压力、相应的加热蒸汽温度与溶液沸点依次降低。

原理

在蒸发生产中，二次蒸气的产量较大，且含大量的潜热，故应将其回收加以利用，若将二次蒸气通入另一蒸发器的加热室，只要后者的操作压强和溶液沸点低于原蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸气仍能起到加热作用，这种操作方式即为多效蒸发。

多效蒸发中的每一个蒸发器称为一效。凡通入加热蒸汽的蒸发器称为第一效，用第一效的二次蒸气作为加热剂的蒸发器称为第二效，依此类推。采用多效蒸发器的目的是为了节省加热蒸气的消耗量。理论上，1kg加热蒸气大约可蒸发1kg水。

但由于有热损失，而且分离室中水的汽化潜热要比加热室中的冷凝潜热大，因此，实际上蒸发1kg水所需要的加热蒸气超过1kg。根据经验，蒸气的经济性(U=W/D)，单效为0.91；双效为1.76；三效为2.5：四效为3.33；五效为3.71等。可见随着效数的增加，W/D的增长率逐渐下降。例如，由单效改为双效时，加热蒸汽大约可节省50%；而四效改为五效时，加热蒸汽只节省10%。但是，随着效数的增加，传热的温度差损失增大，使得蒸发器的生产强度大大下降，设备费用成倍增加。当效数增加到一定程度后，由于增加效数而节省的蒸气费用与所增添的设备费相比较，可能会得不偿失。

工业上必须对操作费和设备费作出权衡，以决定最合理的效数。最常用的为2～3效，最多为6效。

流程

多效蒸发中第一效加入加热蒸汽，从第一效产生的二次蒸汽作为第二效的加热蒸汽，而第二效的加热室却相当于第一效的冷凝器，从第二效产生的二次蒸汽又作为第三效的加热蒸汽，如此串联多个蒸发器，就组成了多效蒸发。由于多效操作中蒸发室的操作压力是逐效降低的，故在生产中的多效蒸发器的末效带与真空装置连接。各效的加热蒸汽温度和溶液的沸点也是依次降低的，而完成液的浓度是逐效增加的。最后一效的二次蒸汽进入冷凝器，用水冷却冷凝成水而移除。

为了合理利用有效温差，行根据处理物料的性质，通常多效蒸发有下列三种操作流程。

并流流程

图1为为并流加料三效蒸发的流程。溶液和二次蒸汽同向依次通过各效。

这种流程的优点为：料液可藉相邻二效的压力差自动流入后一效，而不需用泵输送，同时，由于前一效的沸点比后一效的高，因此当物料进入后一效时，会产生自蒸发，这可多蒸出一部分水汽。这种流程的操作也较简便，易于稳定。但其主要缺点是传热系数会下降，这是因为后序各效的浓度会逐渐增高，但沸点反而逐渐降低，导致溶液黏度逐渐增大。

逆流流程

图2为逆流加料三效蒸发流程。溶液与二次蒸汽流动方向相反，需用泵将溶液送至压力较高的前一效。

其优点是，各效浓度和温度对溶液的黏度的影响大致相抵消，各效的传热条件大致相同，即传热系数大致相I司。

缺点是：料液输送必须用泵，另外，进料也没有自蒸发。一般这种流群只有在溶液黏度随温度变化较大的场合才‘被采用，

平流流程

平流加料三效蒸发流程，蒸汽的走向与并流相同，但原料液和完成液则分别从各效加入和排出。这种流程适用于处理易结晶物料，例如食盐水溶液等的蒸发。

计算

多效蒸发需要计算的内容有：各效蒸发水量、加热蒸汽消耗量及传热面积。由于多效蒸发的效数多，计算中未知数量也多，所以计算远较单效蒸发复杂。因此2015年已采用电子计算机进行计算。但基本依据和原理仍然是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。由于计算中出现未知参数，因此计算时常采用试差法，其步骤如下。

(1)根据物料衡算求出总蒸发量。

(2)根据经验设定各效蒸发量，再估算各效溶液浓度，通常各效蒸发量可按各效蒸发量相等的原则设定，即

并流加料的蒸发过程，由于有自蒸发现象，则可按如下比例设定

若为两效 W1：W2 = 1：1.1