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【資源】高效蒸發(fā)器的原理和完善1
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一、高效蒸發(fā)器的種類 高效蒸發(fā)器又稱單程蒸發(fā)器或非循環(huán)蒸發(fā)器,即原料液不需要循環(huán),經(jīng)過單程蒸發(fā)器的一次性處理,就能變成完成液。由于蒸發(fā)效率的提高,其相比循環(huán)蒸發(fā)器來說優(yōu)勢(shì)明顯:1、生產(chǎn)能力大;2、體積;3、能耗低;4、性價(jià)高;5、蒸發(fā)溫度降低,適合蒸發(fā)熱敏物料;6、平均傳熱溫差降低,能夠利用低品位熱源。高效蒸發(fā)器有如下種類: 1、升膜蒸發(fā)器; 2、降膜蒸發(fā)器; 3、刮板蒸發(fā)器(薄膜蒸發(fā)器); 4、噴霧蒸發(fā)器。 http://www.chinazyzz.com/new2.asp?id=1370 |
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二、升膜蒸發(fā)器的原理及完善 (一)原理 曾經(jīng)在某廠有個(gè)奇怪的現(xiàn)象:有個(gè)立式的蒸發(fā)器和一個(gè)臥式蒸發(fā)器,前者的體積只有后者的一半左右,但同樣的情況下立式蒸發(fā)器的蒸發(fā)效果卻比臥式蒸發(fā)器明顯好。升膜蒸發(fā)器正好是立式蒸發(fā)器。 蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率與其傳熱效率成正比,所以要了解升膜蒸發(fā)器的原理必須從其內(nèi)部傳熱機(jī)理著手。升膜蒸發(fā)器一般在加熱管內(nèi)蒸發(fā)。管內(nèi)蒸發(fā)一般分為6個(gè)階段:1、預(yù)熱段;2、氣泡產(chǎn)生段;3、乳化段;4、轉(zhuǎn)化段;5、成膜段;6、蒸氣段。 由于蒸氣段已經(jīng)蒸發(fā)完成,所以不考慮。從1段到5段,其傳熱效率正好也是由低到高,5段(成膜段)最高。升膜蒸發(fā)器因?yàn)橛谐赡ざ,所以其蒸發(fā)效率得到了很大提升。 為什么膜狀流動(dòng)時(shí),其傳熱系數(shù)最高呢?是因?yàn)檫@時(shí)的層流邊界層的厚度大大降低了,熱阻大大降低了。 (二)完善 從上面的討論,我們知道了膜狀流動(dòng)是升膜蒸發(fā)器的關(guān)鍵。如果要提高升膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率,也應(yīng)該從它著手。 我們先來研究下成膜的條件,怎么樣才能讓原料液成膜? 1、有一定量的氣體存在。很明顯,膜狀流動(dòng)是被氣體吹出來的,氣體量太小吹不出來,就象在4段以前的情況是不可能產(chǎn)生膜狀流動(dòng)的。 2、氣液比在一定范圍內(nèi),才有可能成膜。 3、氣體和液體流動(dòng)的方向是一致的。如果流動(dòng)方向相反,是不可能吹出液膜來的。 4、氣體流速超過一定范圍,才有可能成膜。 5、液體流速超過一定范圍,才有可能成膜。 綜上所述,提高升膜蒸發(fā)器蒸發(fā)效率的方向: 1、盡早產(chǎn)生氣體,使成膜段形成時(shí)間盡可能縮短。 2、控制料液進(jìn)入蒸發(fā)器的量,使氣液比盡快進(jìn)入成膜范圍。 3、液體因?yàn)樽约褐亓康脑,有向下的傾向,所以從這點(diǎn)來說,降膜蒸發(fā)器更有利于成膜。 4、流速的控制,可以通過設(shè)計(jì)來完善。 |
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三、降膜蒸發(fā)器的原理及完善 (一)原理 降膜蒸發(fā)器與升膜蒸發(fā)最大的區(qū)別就是流動(dòng)方向不是向上而是向下。這造成降膜蒸發(fā)器的工作狀況變化很大: 1、必須控制原料液下流速度,否則可能因?yàn)樵弦合铝魉俣冗^快造成1~4段距離過長(zhǎng)而無法成膜。前面我們討論了成膜的條件,必須控制一定的氣液比,否則可能因?yàn)闅怏w量過小而無法成膜。這就是為什么每根加熱管頂部必須設(shè)置液體分布器。 2、降膜蒸發(fā)器中的料液流速比升膜大,這有利于成膜,所以降膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率并不會(huì)因?yàn)橐刂圃弦哼M(jìn)入量而比升膜蒸發(fā)器小。 3、由于降膜蒸發(fā)器從進(jìn)入加熱管開始,就不存在液體充滿整個(gè)加熱管并且流速極慢的情況,所以其傳熱效率從預(yù)熱段開始就比升膜蒸發(fā)器高,所以降膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率并不會(huì)因?yàn)榱弦毫魉佥^快而下降。 4、由于料液流速較快,所以在降膜蒸發(fā)器中成膜所需的氣體量及氣體流速相對(duì)小些,這也有利于保證降膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率。 (二)完善 從上面的討論,我們知道了膜狀流動(dòng)同樣是降膜蒸發(fā)器的關(guān)鍵。如果要提高降膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率,也應(yīng)該從它著手。 很明顯控制料液下流的速度和膜狀流動(dòng)的均勻性成了提高降膜蒸發(fā)器的關(guān)鍵。 綜上所述,提高降膜蒸發(fā)器蒸發(fā)效率的方向: 1、改進(jìn)液體分布器,優(yōu)化料液下流的速度和膜狀流動(dòng)的均勻性。 2、可以降膜蒸發(fā)器前面串聯(lián)升膜蒸發(fā)器,可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。 3、降膜蒸發(fā)器對(duì)操作要求相對(duì)較高,所以系統(tǒng)自控對(duì)降膜蒸發(fā)效率影響較大。 4、降膜蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)與升膜蒸發(fā)器有本質(zhì)區(qū)別,可以通過設(shè)計(jì)來完善。 |
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四、刮板蒸發(fā)器(薄膜蒸發(fā)器)原理及完善 (一)原理 看來怎么形成液膜成了膜式蒸發(fā)器的關(guān)鍵,刮板蒸發(fā)器內(nèi)部裝有可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮片,刮片端部與加熱管內(nèi)壁間隙要求比較嚴(yán)格(一般為0.75~1.5mm),從而能使進(jìn)入的原料液在旋轉(zhuǎn)刮片帶動(dòng)下在加熱管內(nèi)壁形成薄膜,所以刮板式蒸發(fā)器也稱薄膜蒸發(fā)器。 原料液由蒸發(fā)器上部切向進(jìn)入加熱管,旋轉(zhuǎn)向下,所以刮板蒸發(fā)器是降膜蒸發(fā)器的一種。由于旋轉(zhuǎn)刮片帶動(dòng),在保證成膜的前提下液膜下降速度小于普通降膜蒸發(fā)器,使整個(gè)加熱管內(nèi)壁面都布滿了液膜,所以刮板蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率得到了提高。 (二)完善 刮板蒸發(fā)器缺點(diǎn):1、結(jié)構(gòu)復(fù)雜,有動(dòng)件,所以密封和磨損都是要考慮的問題;2、動(dòng)力消耗較大,運(yùn)行成本較高;3、傳熱面積較小,因?yàn)楣纹瞬颗c加熱管內(nèi)壁間隙要求比較嚴(yán)格,所以內(nèi)壁面積越大,加工要求越高;4、處理量較小。 刮板蒸發(fā)器可以完善的地方: 1、提高加工精度對(duì)刮板蒸發(fā)器蒸發(fā)效率有幫助。刮片端部與加熱管內(nèi)壁間隙直接決定了液膜的均勻度與厚度,也就直接決定了蒸發(fā)效率。 2、刮片的設(shè)計(jì)可以完善。刮片的作用就是成膜,而液膜下流速度對(duì)成膜效率有直接影響,所以在刮片的設(shè)計(jì)上可以進(jìn)行完善。 3、刮片的旋轉(zhuǎn)速度可以進(jìn)行優(yōu)化。旋轉(zhuǎn)速度快肯定對(duì)蒸發(fā)效率有利,但動(dòng)力消耗也會(huì)上升。 4、可以在刮板蒸發(fā)器的前面串聯(lián)其它處理量較大的蒸發(fā)器,實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),從而使整個(gè)蒸發(fā)系統(tǒng)得到了優(yōu)化。 |
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五、噴霧蒸發(fā)器的原理及完善 (一)原理 噴霧蒸發(fā)器是一種新型蒸發(fā)器,工作原理是通過霧化器將原料液霧化成微小液滴后在極短的時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)。 蒸發(fā)效率與氣液相接觸面積有關(guān),其它高效蒸發(fā)器其原料液皆為連續(xù)相,而噴霧蒸發(fā)器內(nèi)的原料液已經(jīng)形成微粒分散在氣相中,其表面積就是氣液相接觸面積,霧化后的原料液的表面積成千上萬倍的增長(zhǎng),所以噴霧蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)幾乎在瞬間完成。 單就蒸發(fā)效率上來說,噴霧蒸發(fā)器相較其它高效蒸發(fā)器有著明顯的優(yōu)勢(shì),所以噴霧蒸發(fā)器是一種升級(jí)換代的超高效蒸發(fā)器,其前景廣闊。 (二)完善 很明顯,噴霧蒸發(fā)器的蒸發(fā)效率達(dá)到了無以復(fù)加的地步,所以噴霧蒸發(fā)器完善的方向肯定不是提高蒸發(fā)效率。 噴霧蒸發(fā)器最主要的問題是如何提供瞬間蒸發(fā)所需的比其它高效蒸發(fā)器大得多的熱量。因?yàn)槠渌咝д舭l(fā)器完全可以通過傳統(tǒng)的傳熱方式來滿足其蒸發(fā)需要,根本不是問題,但在噴霧蒸發(fā)器這里成了問題的關(guān)鍵。 因?yàn)樯鲜鲈,目前噴霧蒸發(fā)器主要用在高濃度熱敏性物料提純,物料干燥等方面。 本公司推出的zyzf-2型噴霧蒸發(fā)器較好地解決了瞬間蒸發(fā)所需熱量,從而極大地拓展了噴霧蒸發(fā)器的應(yīng)用范圍。相信不久將來,噴霧蒸發(fā)器越來越廣闊地應(yīng)用于物料濃縮和傳熱制冷的各個(gè)領(lǐng)域。 |
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