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单程型蒸发器

这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出。溶液通过加热室时,在管壁上呈膜状流动,故习惯上又称为液膜式蒸发器。根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种。

1.升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成。常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150。料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出。须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用。

2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。

由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。

3. 刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。


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