第三節(jié)多效蒸發(fā)在單效蒸發(fā)中，蒸發(fā)1kg水分需消耗1kg多的加熱蒸汽，在大規(guī)模生產(chǎn)中為了節(jié)省蒸汽用量，同時也為了使析出的晶體及時與溶液分離，一般采用多效蒸發(fā)。常見有雙效、三效、四效。1.操作原理：將前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，這樣僅第一效需要消耗生蒸汽同時要求后一效的操作壓力和溶液的沸點相應(yīng)降低，這時引入的二次蒸汽才仍能起到加熱作用，則后一效的加熱室成為前一效的冷凝器。多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來一同操作的過程，組成了多效蒸發(fā)操作流程。2.多效蒸發(fā)的優(yōu)點：①降低能耗。由于各效(末效除外)的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，因而提高了加熱蒸汽的利用率；②便于分離晶體。當蒸發(fā)過程溶液有晶體析出時，可使晶體在某一效間析出，然后與溶液分離后繼續(xù)蒸發(fā)，這樣就避免了單效操作時晶粒和完成液一起排出，可減少結(jié)垢、磨損現(xiàn)象，同時提高對流傳熱系數(shù)。③可強化傳熱過程提高蒸發(fā)效率。溶液的流向與蒸汽相同，均由第一效順序流至末效的蒸發(fā)流程，稱為并流加料流程7-7多效蒸發(fā)流程P295完成液冷卻水原料液不凝氣加熱蒸汽水1.并流加料流程7-7多效蒸發(fā)流程P2951.并流加料流程優(yōu)點：1.由于后一效操作壓力低于前一效，故溶液的輸送靠效間壓力差進行，不另用泵；2.由于后一效溶液的沸點低于前一效，故前一效溶液進入后一效時，會因過熱而自行蒸發(fā)，可使后一效產(chǎn)生較多的二次蒸汽，即水分蒸發(fā)量多缺點：隨效數(shù)的增加，溶液濃度逐效增高而溫度逐效降低，致使溶液粘度增大較快，使傳熱系數(shù)逐效下降，傳熱效果一效不如一效。適于：熱敏性物料的蒸發(fā)2.逆流加料流程

溶液的流向與蒸汽相反，由第末效流至第一效的蒸發(fā)流程，稱為逆流加料流程優(yōu)點：隨溶液濃度的逐效提高，溫度相應(yīng)升高，因而各效溶液粘度大致接近，各效傳熱系數(shù)差別不大缺點：1.效間溶液輸送需用泵；2.各效進料溫度均低于沸點，產(chǎn)生的二次蒸汽量較并流法少適于：粘度隨溫度和濃度變化較大的溶液蒸發(fā)3.平流加料流程

溶液分別由各效加入并排出完成液，各效溶液流向互相平行的流程稱為平流加料流程適于：粘度隨溫度和濃度變化較大的溶液蒸發(fā)在實際蒸發(fā)中除了采用這些基本流程外，常根據(jù)具體情況進行合并和組合。錯流法多效蒸發(fā)和單效蒸發(fā)的比較

1溶液的溫度差損失若單效和多效蒸發(fā)操作條件(即加熱蒸汽壓力和冷凝器的操作壓力)相同時，其理論傳熱溫差相同而和效數(shù)無關(guān)，多效蒸發(fā)只是將此傳熱溫差分配到各效而已。由于多效蒸發(fā)的每一效中都存在傳熱溫差損失，因而總的有效傳熱溫差必小于單效時，使得傳熱推動力下降。效數(shù)愈多，總有效溫差愈小，當效數(shù)增加到一定程度時，可使總有效溫度差為零，此時蒸發(fā)將無法進行，即為效數(shù)的最大極限。加熱蒸氣的溫度TS和二次蒸氣溫度T的差值ΔtT=TS-T

加熱蒸氣的溫度TS和溶液沸點溫度t的差值Δt=TS-t多效蒸發(fā)和單效蒸發(fā)的比較

2加熱蒸汽的經(jīng)濟性：當蒸發(fā)水分量相同時，多效蒸發(fā)所需加熱蒸汽消耗量比單效明顯減少，因而提高了加熱蒸汽的利用率，即經(jīng)濟性。因此在蒸發(fā)大量水分時，應(yīng)采用多效。7-8.蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力和蒸發(fā)強度P297無論是生產(chǎn)能力還是生產(chǎn)強度，其大小取決于蒸發(fā)器的傳熱速率，當操作條件一定時，單效的傳熱速率為Q=KAΔt，Δt=TS-t,而多效的傳熱速率Qi=KAΣΔti(設(shè)TS,T末,K,A相同)。很明顯，由于Δt>ΣΔti，將使Q>Qi，即多效的生產(chǎn)能力W小于單效時的生產(chǎn)能力，又因多效傳熱面積為單效時的n倍，因而多效時生產(chǎn)強度遠較單效時為小。可見多效蒸發(fā)是以犧牲生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強度為代價換取加熱蒸汽的利用率。2.多效蒸發(fā)效數(shù)的限制和選擇(1)技術(shù)上的限制隨著效數(shù)的增加，總的有效溫差因溫度差損失的增加而減小，除使設(shè)備生產(chǎn)強度降低外，在技術(shù)上受到總的有效溫差的限制，否則效數(shù)過多導致蒸發(fā)不能操作下去。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，分配到每效蒸發(fā)器的有效溫差不應(yīng)小于7～10℃，因而效數(shù)有一限制。(2)經(jīng)濟上的限制隨著效數(shù)的增加，雖然D/W在不斷降低，但這種降低不與效數(shù)成正比而在逐漸減少。將單效增為多效時，設(shè)備費用則幾乎是成倍增加，所以當增加的設(shè)備費已大于減少的加熱蒸汽費用時，就再無必要增加效數(shù)。由此可看出效數(shù)的增加在經(jīng)濟上也有一限制。(3)多效蒸發(fā)效數(shù)的選擇根據(jù)以上分析，效數(shù)的確定在滿足技術(shù)上的要求外，原則上應(yīng)根據(jù)設(shè)備費與操作費之和最小進行經(jīng)濟核算來選擇最佳效數(shù)。實際的蒸發(fā)過程，效數(shù)并不多。一般對電解質(zhì)溶液的蒸發(fā)，象NaOH，NH4NO3等水溶液，因沸點升高較大通常僅2～3效；對非電解質(zhì)溶液，如糖水溶液，有機溶液等的蒸發(fā)，由于沸點升高較小采用4～5效；海水淡化的溫差損失極小，可用20～30效進行蒸發(fā)。結(jié)論：▲當完成液濃度相同時，多效蒸發(fā)中各效溫度差損失之和大于單效蒸發(fā)；▲當理論傳熱溫度差一定時，多效蒸發(fā)的各效有效傳熱溫度差之和小于單效蒸發(fā)。▲多效蒸發(fā)的生蒸氣經(jīng)濟性（W/D）理論值與效數(shù)成正比，其經(jīng)驗值也隨效數(shù)增多而增加，但不成正比。▲效數(shù)選擇：原則上應(yīng)使單位生產(chǎn)能力的設(shè)備費與操作費之和為最小。▲在相同條件下（在相同條件下：多效蒸發(fā)中各效的Ai和Ki相等，并等于單效的Ai和Ki又設(shè)兩者理論傳熱溫度差相同ΔtT=TS-T

），雖然多效蒸發(fā)傳熱面積為單效蒸發(fā)的n倍