627 露点蒸发技术简介

内涵

露点是指湿空气的露点温度，蒸发是指料液中水分汽化为水蒸气排出（料液通常指水为溶剂、非挥发性物质为溶质的料液，如盐水溶液、糖水溶液、牛奶、果汁、药液等）。

露点温度

湿空气中水蒸气开始凝结的温度。

露点温度确定方法

设湿空气温度为40℃，相对湿度为60%，其露点温度确定过程如下（其他温度、湿度湿空气的确定方法相同）：

40℃对应的水蒸气饱和压力为7375Pa（可通过水蒸气饱和热力性质表查阅或软件计算，如“冷热平台”中《R718热物性》）。

温度40℃，相对湿度60%湿空气中水蒸气分压力为7375*0.6=4425Pa。

再查阅水蒸气饱和热力性质表，可得4425Pa时对应的饱和温度约30.5℃，该温度即为温度40℃、相对湿度60%湿空气的露点温度，即把温度40℃、相对湿度60%的湿空气冷却到30.5℃时，其中的水蒸气开始凝结为水滴排出。

露点温度估算公式

露点温度可近似用下式估算：

t_d=4014.77/(23.5218-ln(f*e^{23.5218-4014.77/(t+234.6826)}))- 234.6826

式中，t_d为湿空气露点温度，℃；f为湿空气相对湿度，无因次（0~1）；t为湿空气温度，℃。

上式适用范围为t=0~100℃。

估算示例

湿空气温度40℃、相对湿度60%时，用上式估算可得：

t_d=4014.77/(23.5218-ln(0.6*e^{23.5218-4014.77/(40+234.6826)}))- 234.6826

=4014.77/(23.5218-ln(0.6*e^{23.5218-14.616}))- 234.6826

=4014.77/(23.5218-ln(0.6*e^8.9058))- 234.6826

=4014.77/(23.5218-ln(0.6*7375))- 234.6826

=4014.77/(23.5218-ln(4425))- 234.6826

=4014.77/(23.5218-8.395)- 234.6826

=4014.77/15.1268- 234.6826

=30.7℃

露点蒸发过程

当湿空气与料液直接接触时，只要料液温度高于湿空气的露点温度，料液表面的水蒸气压力就会高于湿空气中水蒸气压力，料液中水分就会在料液表面汽化并排入湿空气中；由于料液的蒸发温度可约等于湿空气的露点温度，因此该过程称为露点蒸发，如下图。

实际装置运行时，料液蒸发温度通常高于湿空气露点温度2℃以上，以保证料液表面与湿空气主体之间有适宜的水蒸气压差和水蒸气传递速率，从而使料液有适宜的蒸发速率。

露点蒸发技术特点

露点蒸发技术有如下几个特点：

表面蒸发。蒸发过程（即料液中水分汽化）是在料液表面进行，过程进行很温和，尤其对易起泡沫料液，可减少或避免泡沫产生。

需要吹扫气。蒸发过程需要有适宜的吹扫气带走料液表面汽化的水蒸气，吹扫气通常为空气，当料液中有易氧化成分时，也可采用氮气、二氧化碳、氢气等。

可在常压下实现料液低温蒸发，这对热敏料液浓缩很有优势。蒸发温度与吹过料液表面湿空气的温度、湿度、流速等均有关；如湿空气温度40℃、相对湿度60%时，料液温度高于30.5℃左右即可进行露点蒸发；当湿空气温度40℃、相对湿度40%时，料液温度高于24.0℃左右即可进行露点蒸发；当湿空气温度30℃、相对湿度60%时，料液温度高于21.5℃左右即可进行露点蒸发。

装置投资低，使用寿命长。露蒸发过程通常在常压进行，运行温度通常低于100℃，蒸发过程温和，装置中无易损件和耗材，装置可采用高分子材料制作。

可能有少量溶质损失。当设计或操作不当时，蒸发过程中可能产生料液微雾滴而被吹扫气带走，会导致料液及其中溶质的损失；当以制备冷凝水为目的时，冷凝水中可能含有少量溶质，分离效率可能不如膜蒸馏。

典型应用

露点蒸发技术可用于海水和苦咸水淡化、废水处理、除湿溶液再生、热敏料液（如果汁等）浓缩等多个领域。

致谢：文中部分内容由胡胜威协助整理。