蒸發(fā)(evaporation)通常是指通過加熱使溶液中一部分溶劑汽化，以提高溶液中非揮發(fā)性組分的濃度(濃縮)或使溶質(zhì)從溶液中析出結(jié)晶的過程。通常，溫度越高、液面暴露面積越大，蒸發(fā)速率越快;溶液表面的壓強(qiáng)越低，蒸發(fā)速率越快。

蒸發(fā)的影響因素

蒸發(fā)是一個(gè)熱量傳遞過程。這是因?yàn)?，過程的推動(dòng)力是溫度差ΔT，過程中不發(fā)生傳質(zhì)現(xiàn)象。被蒸發(fā)溶液中溶劑的汽化速率決定于傳熱速率，傳熱速率是蒸發(fā)過程的控制因素，因此蒸發(fā)設(shè)備也就屬于換熱設(shè)備。

影響液體蒸發(fā)快慢的因素有三：液體表面積、液體表面空氣流動(dòng)速度、液體表面的溫度。為什么這三種因素會(huì)對液體蒸發(fā)的快慢產(chǎn)生影響呢?

首先我們要對液體的蒸發(fā)做一微觀的解釋：液體由分子組成，分子之間存在著相互作用的引力和斥力，分子在不停的運(yùn)動(dòng)著。通常情況下，液體表面的分子一方面在做無規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，如果在某一時(shí)刻，分子運(yùn)動(dòng)的方向正好向著遠(yuǎn)離液體的方向，那么這個(gè)分子就有可能跑到液體外面去。

另一方面，由于其他分子對這個(gè)分子有引力的作用，當(dāng)它正要遠(yuǎn)離時(shí)，其他分子對它的引力增大，也有可能將它拉回來。所以液體分子要想跑到液體外面去，必須有足夠的能量來克服其他分子的作用力。要加快蒸發(fā)，就必須用外界條件的改變來實(shí)現(xiàn)這一條件。

液體的表面積越大，處于液體上層與空氣接觸面間的分子就越多，從統(tǒng)計(jì)角度考慮，在其他條件相同的情況下(假設(shè)“蒸發(fā)率”相同)，能夠“掙脫束縛”“獲得自由”的分子就越多，所以宏觀表現(xiàn)為蒸發(fā)加快。

當(dāng)液體表面空氣流動(dòng)加快時(shí)，為什么蒸發(fā)加快呢?這是因?yàn)?，有些處于臨界狀態(tài)的分子，其分子對它的引力和它向外掙脫的力正好平衡，或后者稍微小一些，這些分子只好停留在液體表面“等待時(shí)機(jī)”，液體表面空氣的流動(dòng)，等于對這些等待的分子“推”了一把，于是幫它們“順利逃脫”。

液體表面溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，按分子動(dòng)理論的解釋，分子平均動(dòng)能增大，這些動(dòng)能足夠幫他們克服其他分子的引力作用，動(dòng)能大的分子多了，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)的理論，能夠“逃脫”的分子當(dāng)然就會(huì)增加。

物質(zhì)從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)(即汽化)的兩種方式。

發(fā)生在液體表面的汽化，叫作蒸發(fā)。蒸發(fā)在任何溫度下都能進(jìn)行。蒸發(fā)的快慢與液體性質(zhì)、液體溫度、表面面積、表面污染物(如油斑等)和表面附近的氣流速有關(guān)。

在一定壓強(qiáng)下，液體溫度升高到一定程度時(shí)，液面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生迅速汽化的現(xiàn)象。叫作沸騰。沸騰時(shí)，液體內(nèi)部涌現(xiàn)出大量氣泡。這時(shí)，外界提供的熱量都用于使物體從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)，液體的溫度不變，此溫度叫作沸點(diǎn)。沸點(diǎn)與液體性質(zhì)有關(guān)。同時(shí)，因?yàn)橐后w沸騰時(shí)，其內(nèi)部氣泡中的蒸氣壓至少必須等于環(huán)境壓強(qiáng)，氣泡才能脹大并上升，所以沸點(diǎn)還與環(huán)境壓強(qiáng)有關(guān)。對于水，環(huán)境壓強(qiáng)每增加3.6121×103Pa時(shí)，沸點(diǎn)升高1K。一個(gè)大氣壓下的沸點(diǎn)是正常沸點(diǎn)。

蒸發(fā)和沸騰是汽化的不同方式，但從相變角度來看，它們沒有根本區(qū)別。無論蒸發(fā)或沸騰，液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w時(shí)都要吸收熱量，單位質(zhì)量液體變?yōu)橥瑴囟鹊臍怏w所吸收的熱量叫作汽化熱。

蒸發(fā)和沸騰的聯(lián)系：

蒸發(fā)和沸騰都是液體汽化的兩種方式，即都屬于汽化現(xiàn)象，液體在蒸發(fā)和沸騰的過程中，都需要吸收熱量。

蒸發(fā)的沸騰的區(qū)別：

①蒸發(fā)是液體在任何溫度下都能發(fā)生的汽化現(xiàn)象，而沸騰是液體在一定溫度(沸點(diǎn))下才能發(fā)生的汽化現(xiàn)象;

②蒸發(fā)是只在液體表面發(fā)生的緩慢的汽化現(xiàn)象，而沸騰是在液體表面和內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象。

蒸發(fā)冷卻技術(shù)由于具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、改善室內(nèi)空氣品質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，在工程中正得到越來越多的應(yīng)用。

1、蒸發(fā)冷卻技術(shù)概念

從概念層面看，蒸發(fā)冷卻技術(shù)利用水蒸發(fā)吸熱制冷的原理展開工作，在不需要提供其他熱源的環(huán)境之下，推動(dòng)水與空氣間的熱能交換，將空氣中的顯熱傳遞給水，從而實(shí)現(xiàn)空氣溫度的下降。

對應(yīng)的，由于存在水的蒸發(fā)，因此會(huì)隨之帶來空氣本身濕度的增加，以及水蒸氣會(huì)帶回一些汽化潛熱。當(dāng)這兩種熱平衡的時(shí)候，水溫達(dá)到空氣的濕球溫度，而只要空氣尚未飽和，就可以進(jìn)一步利用循環(huán)水噴淋空氣實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的降溫。

2、蒸發(fā)冷卻應(yīng)用的主要形式

早期的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)采用單級蒸發(fā)直接冷卻空調(diào)形式，它們?yōu)楦稍镅谉岬南募舅蛠砹藳鏊瑵駶櫟目諝狻Ｈ欢碚撆c實(shí)踐都證明，直接蒸發(fā)冷卻受氣候和地域等條件的諸多限制，存在空調(diào)區(qū)域濕度偏大、溫降有限、不能滿足要求較高場合的使用等問題。間接蒸發(fā)冷卻裝置的出現(xiàn)和發(fā)展在很大程度上打破了這一限制。

1、雙層管結(jié)構(gòu)冷卻管單元

冷凝器是蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備之一，它利用低溫冷卻水與高溫的介質(zhì)蒸汽進(jìn)行熱交換，使介質(zhì)從氣態(tài)回到液態(tài)，經(jīng)回液管回流至集液管中，從而實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的自循環(huán)。

冷凝器冷卻管單元為經(jīng)特殊工藝處理的雙層管結(jié)構(gòu)，在保證內(nèi)外管之間傳熱特性的同時(shí)，在管壁之間留有漏液通道，冷卻管內(nèi)管與冷凝器外管板脹接，外管與內(nèi)管板脹接，形成雙管雙板結(jié)構(gòu)。

冷凝器外管板內(nèi)部留有空腔，當(dāng)發(fā)生冷卻介質(zhì)側(cè)(冷凝器外管側(cè))發(fā)生泄漏或二次冷卻水側(cè)(冷凝器內(nèi)管側(cè))發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏的水或冷卻介質(zhì)均通過雙層管間隙流入冷卻空腔。同時(shí)，冷凝器管板上裝設(shè)的監(jiān)測裝置動(dòng)作，發(fā)出泄漏報(bào)警信號，保證了發(fā)電機(jī)安全可靠運(yùn)行，這從根本上避免了冷卻水和冷卻介質(zhì)混合引發(fā)電氣故障的可能性。

2、絕緣引流管及密封卡箍

蒸發(fā)冷卻定子線圈采用并聯(lián)方式，密封接頭數(shù)量眾多，其可靠性直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。采用東電自主開發(fā)并在李家峽電站蒸發(fā)冷卻機(jī)組上已經(jīng)安全可靠運(yùn)行的卡套式面密封結(jié)構(gòu)。

卡套式面密封結(jié)構(gòu)在借鑒汽輪發(fā)電機(jī)成功經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，針對水輪發(fā)電機(jī)的特點(diǎn)，保證了密封性能，提高了防泄漏能力。定子線棒和匯流環(huán)兩端接頭與集汽、集液管的連接采用聚四氟乙烯塑料管，該元件已在東方電機(jī)股份有限公司的300、600 MW汽輪發(fā)電機(jī)和李家峽400 MW蒸發(fā)冷卻發(fā)電機(jī)中成功使用，具有長期大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可靠性高。

3、新型的冷卻介質(zhì)

根據(jù)《蒙特利爾協(xié)議書》的規(guī)定，發(fā)展中國家氟利昂類物資2010年停止使用，因此蒸發(fā)冷卻技術(shù)需要尋找替代F113的新型介質(zhì)。

三峽地下電站蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)介質(zhì)是由美國杜邦公司提供的HFC4310，化學(xué)名為十氟戊烷，在三峽地下電站模擬試驗(yàn)臺上進(jìn)行了模擬真機(jī)不同工況，在不同液位、不同水量下定子線棒的股線分布情況的試驗(yàn)。從曲線分布可以發(fā)現(xiàn)，二次冷卻水量選擇400 m3/h就可以滿足蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)換熱的要求，這也是現(xiàn)在水冷發(fā)電機(jī)純水設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)的二次冷卻水量。

使液體形成薄膜而進(jìn)行的蒸發(fā)叫作薄膜蒸發(fā)。薄膜蒸發(fā)能加速蒸發(fā)的原理是在減壓條件下，液體形成薄膜而具有極大的汽化表面積，熱量傳播快而均勻，沒有液體協(xié)壓的影響，能...[查看全部]

蒸發(fā)冷卻技術(shù)利用水蒸發(fā)吸熱制冷的原理展開工作，在不需要提供其他熱源的環(huán)境之下，推動(dòng)水與空氣間的熱能交換，將空氣中的顯熱傳遞給水，從而實(shí)現(xiàn)空氣溫度的下降。

蒸發(fā)冷卻技術(shù)是應(yīng)用了絕緣性能好、低沸點(diǎn)的介質(zhì)替代水作為冷卻介質(zhì)，充入發(fā)電機(jī)定子線棒的空心導(dǎo)線內(nèi)部，電流產(chǎn)生的熱量使得介質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)，氣化的氣液二相流體密度小于為沸騰的集液管中液態(tài)介質(zhì)的密度，在重力的作用下，產(chǎn)生壓差。

當(dāng)壓差超過沿程阻力時(shí)，密度較小的二相流體將匯集于定子線棒上端，液態(tài)介質(zhì)在定子線棒下層，形成內(nèi)循環(huán)。二相流體進(jìn)入冷凝器后，熱量被冷凝器中的水熱交換吸收后重新形成液態(tài)介質(zhì)，進(jìn)入回液管和下集液管。

如此往復(fù)循環(huán)，重新進(jìn)入線棒中，構(gòu)成一個(gè)全封閉的自循環(huán)回路。

蒸發(fā)冷卻分為直接蒸發(fā)冷卻和間接蒸發(fā)冷卻兩種。冷卻塔即是利用了直接蒸發(fā)冷卻，空氣和水充分混合，經(jīng)過水的蒸發(fā)(相變)吸熱過程，實(shí)現(xiàn)加濕冷卻空氣;間接蒸發(fā)冷卻是以直接蒸發(fā)冷卻后的空氣水為冷源，通過間接(非接觸)換熱的方式，實(shí)現(xiàn)等濕冷卻空氣。

根據(jù)空氣、水所需處理程度的不同，蒸發(fā)冷卻又分為三級。

一級只有直接蒸發(fā)冷卻一個(gè)過程，理論上可以處理到空氣的濕球溫度點(diǎn);

二級是間接+直接蒸發(fā)冷卻兩個(gè)過程，空氣首先被直接蒸發(fā)冷卻后的空氣水間接等濕冷卻，再經(jīng)歷直接蒸發(fā)冷卻二個(gè)過程，理論上可以處理到比空氣濕球溫度更低的狀態(tài);

三級是間接+間接+直接蒸發(fā)冷卻三個(gè)過程，空氣首先被直接蒸發(fā)冷卻后的空氣水間接等濕冷卻，再被間接+直接蒸發(fā)冷卻后的空氣水間接等濕冷卻，最后再經(jīng)歷直接蒸發(fā)冷卻，理論上可以處理到接近空氣露點(diǎn)溫度的狀態(tài)。

實(shí)際工程應(yīng)用中，一、二、三級蒸發(fā)冷卻一般可以將水空氣分別處理到比空氣的濕球溫度高4~6℃、達(dá)到甚至低于空氣濕球溫度、趨近于空氣露點(diǎn)溫度。

蒸發(fā)冷卻作為介質(zhì)內(nèi)冷方式的一種，散熱效果較好，自身損耗比全空冷小很多，但

蒸發(fā)殘?jiān)侵赣么姿?、乙醇、食用?用正己烷模擬)對產(chǎn)品進(jìn)行浸泡液后遷移出來的不揮發(fā)物質(zhì)的量。

劣質(zhì)餐盒源于黑心企業(yè)在生產(chǎn)過程中使用回收廢料或者大量添加的工業(yè)級碳酸鈣、滑石粉、石蠟、液體助劑以及重金屬等有毒有害物質(zhì)。長期使用這種包裝材料如快餐盒盛裝酸性、油性的食物，大量不明物質(zhì)將進(jìn)入人體內(nèi)，必然給身體帶來極大傷害，除降低人體免疫力外，很容易引發(fā)膽結(jié)石、腎結(jié)石、便秘以及血液病等各種慢性病，嚴(yán)重者可致癌。

蒸發(fā)殘?jiān)菣z測食品在使用過程中接觸水、酸性物質(zhì)、酒精類、油脂類等食品時(shí)可能析出的化學(xué)物質(zhì)量的指標(biāo)，即蒸發(fā)殘?jiān)笜?biāo)用來考核一定時(shí)間內(nèi)包裝中各類物質(zhì)向食品遷移的總量，用mg/L表示。模擬物一般采用蒸餾水、4%乙酸、20%或65%乙醇和正己烷。

1、手動(dòng)測試方法

目前常用的測試方法為取單面面積為50cm2(如樣品單側(cè)浸入模擬液，則取面積為100cm2的試樣)的樣品，清洗干凈后浸入200mL模擬液中，按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度和時(shí)間浸泡后，分次置于預(yù)先在100±5℃條件下干燥至恒重的蒸發(fā)皿中，在沸水浴上蒸干后移至恒溫烘箱干燥2小時(shí)，取出干燥0.5小時(shí)后稱量。

然后再次放入恒溫烘箱干燥1小時(shí)，冷卻0.5小時(shí)后稱量，重復(fù)烘干稱量過程，直至恒重。恒重后蒸發(fā)皿中析出物的質(zhì)量便為蒸發(fā)殘?jiān)?。同時(shí)，取空白模擬液采用相同程序做空白試驗(yàn)。

根據(jù)如下公式計(jì)算蒸發(fā)殘?jiān)俊?/p>

X=[1000×(M1-M2)]/V×1000

公式中：X為樣品浸泡液的蒸發(fā)殘?jiān)?mg/L);M1為測試樣品浸泡液蒸發(fā)殘?jiān)?g);M2為空白模擬液蒸發(fā)殘?jiān)|(zhì)量(g);V為浸泡液體積(mL)。

采用該方法測試蒸發(fā)殘?jiān)鼤r(shí)，由于溶劑蒸發(fā)過程、燒杯在干燥器中冷卻過程、稱重時(shí)環(huán)境影響、恒重判定條件、操作手法等因素的影響，檢驗(yàn)結(jié)果的重現(xiàn)性較差，且不同試驗(yàn)人員的檢測結(jié)果可比性差。因此，在采用手動(dòng)測試方式時(shí)，需特別注意測試結(jié)果

使液體形成薄膜而進(jìn)行的蒸發(fā)叫作薄膜蒸發(fā)。薄膜蒸發(fā)能加速蒸發(fā)的原理是在減壓條件下，液體形成薄膜而具有極大的汽化表面積，熱量傳播快而均勻，沒有液體協(xié)壓的影響，能較好地防止物料過熱現(xiàn)象。薄膜蒸發(fā)具有使提取液受熱溫度低、時(shí)間短、蒸發(fā)速度快、可連續(xù)操作和縮短生產(chǎn)周期等優(yōu)點(diǎn)。

真空壓降小：

物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器，存在一定的壓差。在一般的蒸發(fā)器中，這種壓力降(Δp)通常是比較高的，有時(shí)甚至高得難于接受。而刮板式薄膜蒸發(fā)器有較大的氣體穿越空間，蒸發(fā)器內(nèi)壓力能看成與冷凝器中的壓力幾乎相等，因此，壓力降很小，真空度可達(dá)5mmHg。

操作溫度低：

由于上述特性，這使得蒸發(fā)過程可以保持在較高真空度條件下進(jìn)行。由于真空度的提高，與之相應(yīng)的物料沸點(diǎn)迅速降低，因此，操作可以在較低溫度下進(jìn)行，降低了產(chǎn)品的熱分解。

受熱時(shí)間短：

由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，刮膜器具有泵送作用，使得物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間很短;另外，在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會(huì)滯留在蒸發(fā)器表面。因此，特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。

蒸發(fā)強(qiáng)度高：

物料沸點(diǎn)的降低，增大了同熱介質(zhì)的溫度差;刮膜器的功能，減小了呈現(xiàn)湍流狀態(tài)的液膜厚度，降低了熱阻。同時(shí)，在這過程中抑制物料在加熱面結(jié)壁、結(jié)垢，并伴有良好的熱交換。因此，提高了刮板式薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)。

操作彈性大：

正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器獨(dú)有的性能，使其適宜于處理熱敏性和要求平穩(wěn)蒸發(fā)的、高粘度的及隨濃度提高粘度急劇增加的物料，其蒸發(fā)過程也能平穩(wěn)蒸發(fā)。它還能成功地應(yīng)用于含固顆粒、結(jié)晶、聚合、結(jié)垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾。

薄膜蒸發(fā)：

薄膜蒸發(fā)器一般是刮板式的，可將高黏度物料在蒸發(fā)器內(nèi)形成薄膜蒸發(fā)，加快了蒸發(fā)速度;靠機(jī)械力形成薄膜，且在蒸發(fā)過程中刮板不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，膜的厚度必須要均勻。

刮板和蒸發(fā)器內(nèi)壁間隙要求