3多效降膜式蒸發器的工作原理及特點
3.1多效降膜式蒸發器的工作原理
以三效為例,多效降膜式蒸發器的流程如圖2所示。
工作原理:物料稀溶液經原料泵進入第三效循環泵的吸入口,用泵升壓后,經預熱器進入第三效蒸發器頂部的進料室,再進入加熱管加熱蒸發后進入分離室,汽、液在此分離,溶液從底部流入泵吸入口,用泵送預熱器、進料室、加熱管、分離室進行循環流動與蒸發。蒸發出來的蒸汽由分離室側面進入分離器進一步把蒸汽夾帶的液滴分離出來,由分離器底部流回分離室,而潔凈的二次蒸汽排出后進入冷凝器被全部冷凝。循環泵的出口有一支路把溶液送到第二效的泵吸入口,按照與第三效相同的方式進行工作,第二效的二次蒸汽送入第三效作為加熱蒸汽。同樣,第二效泵出口有一支路把溶液送入效泵吸入口。效操作與另二效基本相同,效的二次蒸汽送入第二效作為加熱蒸汽。效的加熱蒸汽則由鍋爐直接供給,冷凝水返回鍋爐房。此外,泵出口有一支路排放濃縮液,調節排放量以保持排放液的濃度。
逆流操作時,濃溶液出料口在效,溫度較其他各效高,可使溶液粘度有所下降,有
利于濃度較高溶液的濃縮,可得到75%的濃縮液。
各效蒸發器均裝液位控制器,配合進口管路的控制閥保持各效液面恒定。鍋爐供汽管路裝有控制閥,根據效加熱蒸汽壓力的傳感器及壓力控制器來控制閥門達到加熱蒸汽壓力恒定的目的。各效所排放的冷凝水均匯集至凝水罐,罐側面裝有液位控制器,配合排液泵出口管的控制蒸發器液位至規定高度。
3.2多效降膜式蒸發器的特點
(1結構緊湊、布局合理、占地面積小、安裝操作方便;
(2生產效率高、蒸發量大;
(3節能,能耗僅為一般降膜式蒸發器濃縮生產時的1/3左右。QA/Q≤0.45, QB/Q≤8(Q為清水蒸發量,QA為蒸汽耗量,QB為冷卻水耗量;
(4系統可控制,系統采用PLC編程,設備工藝參數可設定、控制,原料液和冷卻水均可自動控制。系統控制精度:溫度±1℃,壓力±0.01MPa,液位高度±10mm。
4對多效降膜式蒸發器相關要點的探討
4.1加熱蒸汽的利用
蒸發是一個消耗大量加熱蒸汽而產生大量二次蒸汽的過程。從節能觀點出發,多效降膜式蒸發器充分利用蒸發所產生的二次蒸汽作為其他效加熱系統的熱源,即要求蒸發裝置能提供溫度較高的二次蒸汽,這樣既可減少鍋爐生蒸汽的消耗量,又可減少末效進入冷凝器的二次蒸汽量,提高蒸汽的利用率。一般所用的飽和蒸汽不超過180℃,若超過180℃,其相對壓強就很高,這樣會增加熱設備與操作費用。多效降膜式蒸發器的蒸發旨在節省加熱蒸汽。
如果首效采用較高壓力的加熱蒸汽,則末效可以采用常壓蒸發或低真空蒸發。此時,末效產生的二次蒸汽具有較高的溫度,其熱能絕大部分被利用。
4.2蒸發器的效數
在多效蒸發中,將前一效的蒸汽作為后一效的加熱蒸汽,所以多效蒸發能節省生蒸汽的消耗量。但不是效數越多越好,其效數受技術與經濟上的限制。
(1多效蒸發隨效數的增加,在總蒸發量相同時所需生蒸汽量則減少,操作費用降低。但效數越多,其設備費用也越高,且隨著效數的增加,所節省的生蒸汽量則越來越少。
(2理論上效數過多,蒸發操作將難以進行。一般而言,多效蒸發的效加熱蒸汽溫度和冷凝器的操作溫度都是受到限制的,多效蒸發理論傳熱總溫度差(即上述二溫度之差值也是受到限制的。在具體操作條件下,當效數增多時,各效溫度差損失之和隨之增大,因而有效總溫度差減小。當效數過多時,有效總溫度差很小,分配到各效的有效總溫度差將
會小得無法保證各效正常的沸騰,蒸發操作難以進行。
究竟效數多少?則要看被蒸發物料特性。經驗告訴人們,一般電解質溶液,其沸點升高較快,可取2~3效;一般非電解質溶液,其沸點升高較慢,可取4~6效。
4.3多效降膜式蒸發器的流程
在多效降膜式蒸發器中,溶液的流程可以是并流、逆流、平流和錯流,它們之間的比較,其選擇主要根據物料特性、操作方式及經濟性來決定。
本文所探討的三效降膜式蒸發器實例屬逆流,其溶液與蒸氣成逆流。在此實例中,料液由末效加入,依次用泵送入前一效。溶液從后一效進入前一效時,溫度將低于該效的沸點。在這種流程中,溶液的濃度越大,蒸發溫度也越高。因此,各效溶液的粘度不會相差太大,因而傳熱系數均勻。
5結語
本文從降膜式蒸發器的概述入手,闡述了多效降膜式蒸發器的結構,并對多效降膜式蒸發器的工作原理、流程及相關要點作了探討。可以得出以下結論:
(1不管是降膜法還是升膜法,應根據被蒸發溶液特性而選擇;
(2從節能角度出發,降膜式蒸發器應選擇多效。但不是效數越多越好,應從技術與經濟方面綜合考慮。
(3多效降膜式蒸發器流程的確認,也應根據被蒸發溶液特性而定+
升膜蒸發器與降膜蒸發器的不同：
升膜蒸發器：將加熱室與蒸發室（分離室）分開的蒸發器。加熱室實際上是一個帶有長加熱管的垂直固定板式換熱器。液體從底部進入加熱管并在沸騰后迅速蒸發。管壁在薄膜中上升并繼續蒸發。蒸汽和液體在頂部分離，二級蒸汽從頂部溢出，成品液體從底部排出。加熱管通常采用25至5mm的無縫管，管的長度與管的直徑之比在常壓下為約100至150，在減壓下為130至180。這種類型的蒸發器適用于高蒸發，熱敏感和易發泡的溶液，不適用于高粘度，易結晶或結垢的材料。
　　上升膜蒸發器的工作原理：在原料液體經過預熱大道的沸點或沸點附近后，從加熱室的底部引入管內。煮沸后快速蒸發，在加熱管中心形成一個蒸汽柱，簡單地指示二次蒸汽運動。物料沿著壁面流動，同時蒸發。可以在加熱室的上部達到所需的濃度。氣體和液體在上分離室中分離，成品液體從分離室的底部排出。下行膜蒸發器：與上升膜蒸發器結構基本相同。主要區別在于液體原料從加熱室頂部加入，在重力作用下沿著管內壁形成類似于薄膜的液滴，并蒸發，濃縮液體從加熱室流出。下部進入分離器并從下部排出，二次蒸汽從上部溢出。由于二次蒸汽的流動方向與液體的流動方向一致，因此可以促進液體的向下運動并形成膜。必須在每個加熱管的頂部安裝降膜分配器，以確保每個管的內壁可被液體潤濕并且液體緩慢流動。否則，一些管壁會形成干壁現象。達到生產能力，甚至無法保證產品質量。降膜蒸發器適用于熱敏材料，不適用于易結晶，結垢或粘度高的材料。
　　降膜膜蒸發器的原理：物料通過分配裝置均勻分布在蒸發器加熱管中。在重力作用和真空和空氣流動的作用下，材料以薄膜的形式從頂部流到底部，并在運動過程中用加熱管外壁上的加熱蒸汽加熱。交換和蒸發。設備主體由效果I，II，III加熱器，分離器，熱泵，冷凝器，消毒器，保溫管，物料泵，水泵和儀表柜組成。該設備在與材料接觸時由優質不銹鋼制成。
　　實際上，升膜蒸發器是固定管式熱交換器，其安裝在直立位置。蒸發的流體從底部進入加熱管。通過降膜蒸發器蒸發的流體從頂部進入加熱管。
　　降膜蒸發器中沒有靜壓柱，不會增加沸點。同時，傳熱系數與溫差無關。也就是說，在溫差下，傳熱系數也很高，因此熱敏物質的蒸發和降膜比對于提升薄膜是有用的。膜蒸發器和上升膜蒸發器之間的區別在于從加熱管的頂部添加液體原料。溶液通過其自身的重力流過管的內壁并通過蒸發濃縮。汽 - 液混合物從加熱管的底部進入分離室。在氣液分離之后，整個液體從分離器的底部排出。