提高蒸发器蒸发强度的措施
2023-10-08 [ 287]

    1、提高传热温度差

  提高传热温度差可从提高热源的温度或降低溶液的沸点等角度考虑,工程上通常采用下列措施来实现。

  1)真空蒸发 真空蒸发可以降低溶液沸点,增大传热推动力,提高蒸发器的生产强度,同时由于沸点较低,可减少或防止热敏性物料的分解。另外,真空蒸发可降低对加热热源的要求,即可利用低温位的水蒸气作热源。但是,应该指出,溶液沸点降低,其黏度会增高,并使总传热系数K下降。当然,真空蒸发要增加真空设备并增加动力消耗。其中真空泵主要作用是抽吸由于设备、管道等接口处泄漏的空气及物料中溶解的不凝性气体等。

  2)高温热源 提高Δtm的另一个措施是提高加热蒸汽的压力,但这时要对蒸发器的设计和操作提出严格要求。一般加热蒸汽压力不超过0.6~0.8MPa。对于某些物料如果加压蒸汽不能满足要求,则可选用高温导热油、熔盐或改用电加热,以增大传热推动力。

  2、提高总传热系数

  蒸发器的总传热系数主要取决于溶液的性质、沸腾状况、操作条件以及蒸发器的结构等。这些已在前面论述,因此,合理设计蒸发器以实现良好的溶液循环流动,及时排除加热室中不凝性气体,定期清洗蒸发器(加热室内管),均是提高和保持蒸发器在高强度下操作的重要措施。蒸汽中含1%不凝性气体,传热总系数下降60%,所以在操作中,必须密切注意和及时排除不凝性气体。

  3、合理选择蒸发器

  蒸发器的选择应考虑蒸发溶液的性质,如溶液的黏度、发泡性、腐蚀性、热敏性,以及是否容易结垢、结晶等情况。如热敏性的食品物料蒸发,由于物料所承受的最高温度有一定极限,因此应尽量降低溶液在蒸发器中的沸点,缩短物料在蒸发器中的滞留时间,可选用膜式蒸发器。对于腐蚀性溶液的蒸发,蒸发器的材料应耐腐蚀。例如,氯碱厂将电解后所得的10%左右的NaOH稀溶液浓缩到42%的过程中,溶液的腐蚀性增强,浓缩过程中溶液黏度又不断增加,因此当溶液中NaOH的浓度大于40%时,无缝钢管的加热管要改用不锈钢管。溶液浓度在10%~30%一段蒸发可采用自然循环型蒸发器,浓度在30%~40%一段蒸发,由于晶体析出和结垢严重,而且溶液的黏度又较大,应采用强制循环型蒸发器,这样可提高传热系数,并节约钢材。

  4、提高传热量

  提高蒸发器的传热量,必须增加它的传热面积。在操作中,应密切注意蒸发器内液面高低。如在膜式蒸发器中,液面应维持在管长的1/5~1/4处,才能保证正常的操作。在自然循环型蒸发器中,液面在管长1/3~1/2处时,溶液循环良好,这时气液混合物从加热管顶端涌出,达到循环的目的。液面过高,加热管下部所受的静压强过大,溶液达不到沸腾;液面过低则不能造成溶液循环。

  提高多效蒸发加热蒸汽经济性的其他措施

  1、额外蒸汽的引出

多效蒸发中,可在前几效引出部分二次蒸汽,作为其他加热设备的热源。引出额外蒸汽时,生蒸汽的消耗量增加,但所增加的生蒸汽量小于引出的额外蒸汽总量,从总体来看,生蒸汽的经济性提高了。

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  引出额外蒸汽的蒸发流程

  2、冷凝水的闪蒸

  上一效的冷凝水温度较高,可将其通过闪蒸器减压至下一效加热室的压力,则冷凝水由于过热将闪蒸,产生部分蒸汽。将它和上一效的二次蒸汽一起作为下一效的加热蒸汽,就相当于提高了生蒸汽的经济性。

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  冷凝水的闪蒸流程

A,B—蒸发器;1—冷凝水排出器;2—冷凝水闪蒸器

  3、多效多级闪蒸

  多效多级闪蒸解决了物料易于在加热管管壁结垢的问题,经济性较高,可利用低压蒸汽作为热源,设备简单紧凑,不需要高大的厂房,因而近年来应用渐广。但动力消耗较大,所需的传热面积稍多。另外也不适用于沸点上升较大物料的蒸发。

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  闪蒸过程示意图

1—预热器(冷凝器);2—捕沫网;3—加热器;4—闪蒸室

  4、热泵蒸发

  单效蒸发时,可将二次蒸汽绝热压缩以提高其温度,然后送回加热室作为加热蒸汽重新利用。热泵蒸发的节能效果一般可相当于3~5效的多效蒸发。该方法不适用于沸点升高较大物料的蒸发。另外,压缩机的投资费用较高等因素限制了它的应用。

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  热泵蒸发流程示意图

  1—压缩机;2—喷射泵


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