蒸发器主要由加热室和分离室两部分组成。加热室的型式有多种,采用夹套式或蛇管式加热装置,其后则有横卧式短管加热室及竖式短管加热室。
继而又发明了竖式长管液膜蒸发器,以及刮板式薄膜蒸发器等等。根据溶液在蒸发器中流动的情况,大致可将工业上常用的间接加热蒸发器分为循环型与单程型两类。
这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作循环流动。根据造成液体循环的原理的不同,又可将其分为自然循环和强制循环两种类型。前者是藉助在加热室不同位置上溶液的受热程度不同,使溶液产生密度差而引起的自然循环;后者是依靠外加动力使溶液进行强制循环。目前常用的循环型蒸发器有以下几种:
中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器的结构如图片所示,其加热室由一垂直的加热管束(沸腾管束)构成,在管束中央有一根直径较大的管子,称为中央循环管,燃油燃气蒸汽发生器,其截面积一般为加热管束总截面积的40~100%。当加热介质通入管间加热时,由于加热管内单位体积液体的受热面积大于中央循环管内液体的受热面积,因此加热管内液体的相对密度小,从而造成加热管与中央循环管内液体之间的密度差,这种密度差使得溶液自中央循环管下降,再由加热管上升的自然循环流动。溶液的循环速度取决于溶液产生的密度差以及管的长度,其密度差越大,管子越长,溶液的循环速度越大。但这类蒸发器由于受总高度---,加热管长度较短,一般为1~2m,蒸汽发生器价格,直径为25~75mm,长径比为20~40。
1、按蒸发方式分:
自然蒸发:即溶液在低于沸点温度下蒸发,如海水晒盐,这种情况下,因溶剂仅在溶液表面汽化,溶剂汽化速率低。
沸腾蒸发:将溶液加热至沸点,使之在沸腾状态下蒸发。工业上的蒸发操作基本上皆是此类。
2、按加热方式分:
直接热源加热:它是将燃料与空气混合,使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、使溶剂汽化的蒸发过程。
间接热源加热:容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传热过程。
3、按操作压力分:
可分为常压、加压和减压(真空)蒸发操作。
很显然,对于热敏性物料,电热蒸汽发生器,如溶液、果汁等应在减压下进行。而高粘度物料就应采用加压高温热源加热(如导热油、熔盐等)进行蒸发
4、按效数分:
可分为单效与多效蒸发。
若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽,并将多个蒸发器串联,此蒸发过程即为多效蒸发。
5、被冷却介质分:
根据被冷却介质的种类不同,蒸发器可分为两大类:
(1)冷却液体载冷剂的蒸发器。用于冷却液体载冷剂——水、盐水或乙二醇水溶液等。这类蒸发器常用的有卧式蒸发器、立管式蒸发器和螺旋管式蒸发器等。
(2)冷却空气的蒸发器。这类蒸发器有冷却排管和冷风机。
强制循环蒸发器由蒸发分离室以及换热室蒸发分离室组成。强制循环蒸发器凭借外力循环泵让液体流动循环来提升溶液的流动速度。
加热室具有垂直和水平结构,液体流动的循环效率由泵调节。加热管可以是垂直单向双向、水平单向双向,后两者在设备上会减少总高度,但是管道清洗不易,管壁易磨损。
由于分离室循环料液进出位置有所不同,分为正的强制循环蒸发器和反的强制循环蒸发器。循环进料液入口在出口位置上部可以称之为正循环,反循环。
逆循环的强制蒸发器拥有更多的优势。分离室顶部有除雾器,用于分离出口蒸汽中夹带的液体和液滴,能提升产品,降低夹带损失。
提升循环率的重要性不但在提升沸腾换热系数,更在于降低单向的蒸发率。在同样的蒸发量(单位、时间、内溶剂的蒸发量)情况下,循环速度越是高,自贡蒸汽发生器,单位时间内通过加热管的液体越多,溶液通过加热管的蒸发率(蒸发率)越是低。这样可以减少加热表面周围的溶液局部浓度增加,减缓加热表面的结垢。浓度越是高,为了减少结垢所需要的循环速度越大。循环速度可达1.5~3m/s。
强制循环蒸发器是工业蒸发工艺和强制循环工艺将结合的产物,可以实现连续结晶且无需补充蒸汽,实现热能循环连续蒸发。
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