一、高效蒸发器的种类
高效蒸发器又称单程蒸发器或非循环蒸发器,即原料液不需要循环,经过单程蒸发器的一次性处理,就能变成完成液。由于蒸发效率的提高,其相比循环蒸发器来说优势明显:1、生产能力大;2、体积小;3、能耗低;4、性价高;5、蒸发温度降低,适合蒸发热敏物料;6、平均传热温差降低,能够利用低品位热源。高效蒸发器有如下种类:
1、升膜蒸发器;
2、降膜蒸发器;
3、刮板蒸发器(薄膜蒸发器);
4、喷雾蒸发器。
二、升膜蒸发器的原理及完善
(一)原理
曾经在某厂有个奇怪的现象:有个立式的蒸发器和一个卧式蒸发器,前者的体积只有后者的一半左右,但同样的情况下立式蒸发器的蒸发效果却比卧式蒸发器明显好。升膜蒸发器正好是立式蒸发器。
蒸发器的蒸发效率与其传热效率成正比,所以要了解升膜蒸发器的原理必须从其内部传热机理着手。升膜蒸发器一般在加热管内蒸发。管内蒸发一般分为6个阶段:1、预热段;2、气泡产生段;3、乳化段;4、转化段;5、成膜段;6、蒸气段。
由于蒸气段已经蒸发完成,所以不考虑。从1段到5段,其传热效率正好也是由低到高,5段(成膜段)***高。升膜蒸发器因为有成膜段,所以其蒸发效率得到了很大提升。
为什么膜状流动时,其传热系数***高呢?是因为这时的层流边界层的厚度大大降低了,热阻大大降低了。
(二)完善
从上面的讨论,我们知道了膜状流动是升膜蒸发器的关键。如果要提高升膜蒸发器的蒸发效率,也应该从它着手。
我们先来研究下成膜的条件,怎么样才能让原料液成膜?
1、有一定量的气体存在。很明显,膜状流动是被气体吹出来的,气体量太小吹不出来,就象在4段以前的情况是不可能产生膜状流动的。
2、气液比在一定范围内,才有可能成膜。
3、气体和液体流动的方向是一致的。如果流动方向相反,是不可能吹出液膜来的。
4、气体流速超过一定范围,才有可能成膜。
5、液体流速超过一定范围,才有可能成膜。
综上所述,提高升膜蒸发器蒸发效率的方向:
1、尽早产生气体,使成膜段形成时间尽可能缩短。
2、控制料液进入蒸发器的量,使气液比尽快进入成膜范围。
3、液体因为自己重量的原因,有向下的倾向,所以从这点来说,降膜蒸发器更有利于成膜。
4、流速的控制,可以通过设计来完善。