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m6米乐app手机:几种蒸腾器的结构及作业原理

发布时间:2021-08-30 00:10:02 来源:米乐m6网页 作者:m6米乐网页
  

  几种蒸腾器的结构及作业原理 蒸腾器首要由加热室及别离室组成。 按加热室的结构和操作时溶 液的活动状况,可将工业中常用的直接加热蒸腾器分为循环型(非膜 式)和单程型(膜式)两大类。 一、循环型(非膜式)蒸腾器 这类蒸腾器的特点是溶液在蒸腾器内作接连的循环运动, 以进步 传热效果、平缓溶液结垢状况。因为引起循环运动的原因不同,可分 为天然循环和强制循环两种类型。 前者是因为溶液在加热室不同方位 上的受热程度不同,发生了密度差而引起的循环运动;后者是依靠外 加动力迫使溶液沿一个方向作循环活动。 (一)中心循环管式(或规范式)蒸腾器 中心循环管式蒸腾器,加热室由笔直管制组成,管制中心有一根 直径较粗的管子。细管内单位体积溶液受热面大于粗管的,即前者受 热好,溶液汽化得多,因而细管内汽液混合物的密度比粗管内的小, 这种密度差促进溶液作沿粗管下降而沿细管上升的接连规矩的天然 循环运动。 粗管称为降液管或中心循环管, 细管称为欢腾管或加热管。 为了促进溶液有杰出的循环, 中心循环管截面积一般为加热管总截面 积的 40%一 100%。管制高度为 1—2m;加热管直径在 25~75mm 之 间、长径之比为 20~40。 中心循环管蒸腾器是从水平加热室、 蛇管加热室等蒸腾器开展而 来的,相对于这些旧式蒸腾器而言,中心循环管蒸腾器具有溶液循环 好、传热功率高级长处;一起因为结构紧凑、制作便利、操作牢靠, 故运用非常广泛, 有 “规范蒸腾器” 之称。 但实际上因为结构的约束, 循环速度一般在 0.4~0.5m/s 以下;且因为溶液的不断循环,使加· 热管内的溶液一直挨近完结液的浓度,故有溶液粘度大、沸点高级缺 点;此外,这种蒸腾器的加热室不易清洗。 中心循环管式蒸腾器适用于处理结垢不严峻、腐蚀性较小的溶 液。 (二)悬筐式蒸腾器 悬筐式蒸腾器是中心循环管蒸腾器的改善。 加热蒸汽由中心蒸汽 管进入加热室, 加热室悬挂在器内, 可由顶部取出, 便于清洗与替换。 围住管制的外壳外壁面与蒸腾器外壳内壁面间留有环隙通道, 其效果 与中心循环管相似, 操作时溶液构成沿环隙通道下降而沿加热管上升 的不断循环运动。 一般环隙截面与加热管总截面积之比大于中心循环 管式的,环隙截面积约为欢腾管总截面积的 100%一 150%,因而溶 液循环速度较高,约在 1~1.5m/s 之间,改善了加热管内结垢状况, 并进步了传热速率。 悬筐蒸腾器适用于蒸腾有晶体分出的溶液。缺点是设备耗材量 大、占地面积大、加热管内的溶液逗留量大。 (三)外热式蒸腾器 外热式蒸腾器,这种蒸腾器的加热管较长,其长径之比为 50— 100。因为循环管内的溶液未受蒸汽加热,其密度较加热管内的大, 因而构成溶液沿循环管下降而沿加热管上升的循环运动, 循环速度可 达 1.5m/s。 1 一加热室 2 一别离室 3 一除沫器 4—环形循环通道 室 2 一别离室 3 一循环管 1 一加热 (四)强制循环蒸腾器 前述各种蒸腾器都是因为加热室与循环管内溶液间的密度差而发生 溶液的天然循环运动,故均归于天然循环型蒸腾器,它们的一起缺乏 之处是溶液的循环速度较低,传热效果欠佳。在处理粘度大、易结垢 或易结晶的溶液时,可选用强制循环蒸腾器。这种蒸腾器内的溶液是 运用外加动力进行循环的, 因而运用这种蒸腾器时加热面积遭到必定 约束。 二、膜式(单程型)蒸腾器 上述各种蒸腾器的首要缺点是加热室内滞料量大, 致使物料在高 温下逗留时间长,特别不适于处理热敏性物料。在膜式蒸腾器内, 溶 液只经过加热室一次即可浓缩到需求的浓度, 逗留时间仅为数秒或十 余秒钟。操作进程中溶液沿加热管壁呈传热效果最佳的膜状活动。 (一)升膜蒸腾器 升膜蒸腾器的加热室由单根或多根笔直管组成, 加热管长径之比 为 100~150,管径在 25~50mm 之间。质料液经预热到达沸点或挨近 沸点后,由加热室底部引进管内,为高速上升的二次蒸汽带动,沿壁 面边呈膜状活动、边进行蒸腾,在加热室顶部可到达所需的浓度, 完 成液由别离器底部排出。二次蒸汽在加热管内的速度不该小于 l0m/ s,一般为 20~50m/s,减压下可高达 100~160m/s 或更高。 · 若将常温下的液体直接引进加热室, 则在加热室底部必有一部分 受热面用来加热溶液使其到达沸点后才干汽化, 溶液在这部分壁面上 不能呈膜状活动,而在各种活动状况中,又以膜状活动效果最好, 故 溶液应预热到沸点或挨近沸点后再引进蒸腾器。 这种蒸腾器适用于处理蒸腾量较大的稀溶液以及热敏性或易生 泡的溶液;不适用于处理高粘度、有晶体分出或易结垢的溶液。 (二)降膜蒸腾器 若蒸腾浓度或粘度较大的溶液, 可选用如图 5-6 所示的降膜蒸腾 器,它的加热室与升膜蒸腾器相似。质料液由加热室顶部参加,经管 端的液体散布器均匀地流人加热管内,在溶液自身的重力效果下, 溶 液沿管内壁呈膜状下贱, 并进行蒸腾。 为了使溶液能在壁上均匀布膜, 且防止二次蒸汽由加热管顶端直接窜出, 加热管顶部有必要设置加工良 好的液体散布器。 降膜蒸腾器也适用于处理热敏性物料,但不适用于处理易结晶、 易结垢或粘度特大的溶液。 液体散布器 (三)升一降膜蒸腾器 升一降膜蒸腾器的结构如图 5—5 所示,由升膜管制和降膜管制 组合而成。蒸腾器的底部封头内有一隔板,将加热管制均分为二。 原 料液在预热器 1 中加热到达或挨近沸点后, 引进升膜加热管制 2 的底 部,汽、液混合物经管制由顶部流人降膜加热管制 3,然后转入别离 器 4,完结液由别离器底部取出。溶液在升膜和降膜管制内的布膜及 操作状况别离与前述的升膜及降膜蒸腾器内的状况完全相同。 升一降膜蒸腾器一般用于浓缩进程中粘度改变大的溶液; 或厂房 高度有必定约束的场合。若蒸腾进程溶液的粘度改变大,引荐选用常 压操作。 升一降膜蒸腾器 (四)刮板拌和薄膜蒸腾器 刮板拌和薄膜蒸腾器的加热管是一根笔直的空心圆管, 圆管外有 夹套,内通加热蒸汽。圆管内装有能够旋转的拌和叶片,叶片边际与 管内壁的空隙为 0.25—1.5mm。质料液沿切线方向进入管内,因为受 离心力、重力以及叶片的刮带效果,在管壁上构成旋转下降的薄膜, 并不断地被蒸腾,完结液由底部排出。 刮板薄膜蒸腾器是运用外加动力成膜的单程蒸腾器, 故适用于高 粘度、易结晶、易结垢或热敏性溶液的蒸腾。缺点是结构杂乱、动力 消耗大(约为 3kW/m2 传热面)、传热面积较小(一般为 3—4m2/台), 处理才能不大。 刮板拌和薄膜蒸腾器 1 一预热器 2 一升膜加热管制 3 一降膜加热管制 4 一别离器 三、直接加热蒸腾器 前述的各种蒸腾器都是直接加热的, 工业上有时还选用直接加热 蒸腾器,图 5—7 所示的浸没焚烧蒸腾器便是直接加热的蒸腾器。将 必定份额的焚烧气与空气直接喷人溶液中,焚烧气的温度可高达 1200~1800℃,因为气、液间的温度差大,且气体对溶液发生激烈的 鼓泡效果,使水分敏捷蒸腾,蒸出的二次蒸汽与烟道气一起由顶部排 出。 浸没焚烧蒸腾器的结构简略, 不需求固定的传热面, 热运用率高, 适用于易结垢、易结晶或有腐蚀性溶液的蒸腾,但不适于处理不能被 焚烧气污染及热敏性物料的蒸腾。现在广泛运用于废酸处理工业。 蒸 发操作广泛用于各种工业中,对这类运用量大且面广的设备,如能作 某些改善以进步蒸腾强度,则对社会的经济影响是很明显的。不论是 直接加热的非膜式仍是膜式蒸腾器,其首要元件都是加热管制。所以 对蒸腾器的加热管制加以改造,是进步蒸腾器传热强度的可行途径。 由蒸腾器的开展进程也能够看出,开始选用的是蛇管和横管蒸腾器, 后来开展为笔直管蒸腾器,再开展为膜式蒸腾器。要进步蒸腾器的传 热强度往往用减薄管子两边液膜或添加膜内湍动程度的办法来完结。 浸没焚烧蒸腾器 近年来, 国内外差不多都是从改造管制着手以减薄液膜厚度然后 进步蒸腾强度。例如,我国某研究所对多种不同方式的管子进行冷凝 试验,终究选出一种较好的管外侧开纵槽的管子,即在φ22X2mm 的 铝管外侧开出 48 条纵槽,如图所示。异丁烷蒸气在管外冷凝,管内 通冷水,总传热系数较同条件下的光滑管进步 2 倍以上。开槽用于蒸 发一侧时,总传热系数能够进步 3~4 倍。国外曾有人在内径为 50.8mm、长度为 2.44m 的内、外开纵槽的铜管内,在常压下对清水进 行蒸腾试验,取得的总传热系数较同条件下的光滑管高 3~4 倍。蒸 汽在管外侧槽峰上冷凝而发生冷凝液, 因为外表张力的效果当即流至 凹槽内,然后靠重力效果沿凹槽向下活动而 排走,使槽峰及其邻近 一直保持极薄的液膜, 并且管的上、 下端根本共同, 使管子热阻很小, 克服了前章介绍的在笔直光滑管上凝液膜上薄下厚使冷凝传热系数 下降的缺点。当纵槽开在欢腾液侧时,例如在升膜蒸腾器中,溶液由 下而上流过槽底,然后散布到槽峰,因而传热面一直保持薄膜蒸腾状 态,再加上蒸汽高速拉膜上升,使溶液侧的欢腾传热系数进步。 管外侧开有 48 条纵槽的冷凝管截 此外,在溶液中参加外表活性剂,能够下降溶液的外表张力, 加 大传热面的潮湿性,防止发生干点,使整个壁面能有用地传热,外表 活性剂在汽、液两相间起到光滑效果,削减活动阻力;因为管壁上覆 盖了外表活性剂,阻挠了尘垢附在壁面上,故可使溶液侧壁面上不生 成垢层,减小传热阻力。外表活性剂能够收回循环运用,收回办法是 于完结液中鼓人空气,活性剂即成泡沫浮在溶液外表上,能够收回 95%~97%的活性剂。 蒸腾器的规划一、蒸腾器的挑选 跟着工业技术的开展,新式蒸腾设备不断出现。在工业中常用的 直接加热蒸腾器别离为循环型和单程型两大类。 循环型的蒸腾器中有 中心循环管式、悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等,单程型 的蒸腾器有升膜式、降膜式、升-降膜式等。咱们要依据蒸腾的操作 条件及各项要求挑选适宜的蒸腾器。咱们以中心循环管式蒸腾器为 例。 蒸腾操作条件的确认首要指蒸腾器加热蒸汽的压强(或温度), 冷凝器的操 作压强(或温度)的确认,正确挑选蒸腾的操作条件,对确保产 品质量和下降能耗极为重要。 二、蒸腾工艺的规划核算 多效蒸腾工艺核算的首要依据是物料衡算、 热量衡算及传热速率 方程。核算的首要项目有:加热蒸汽(生蒸汽)的消耗量,各效溶剂 蒸腾量,以及各效的传热面积。核算的已知参数有:料液的流量、 温 度和浓度, 终究完结液的浓度, 加热蒸汽的压强和冷凝器中的压强等。 多效蒸腾的核算一般选用试差法。 (1)依据工艺要求及溶液的性质,确认蒸腾的操作条件(如加 热蒸汽压强及冷凝器的压强),蒸腾器的方式、流程和效数。 (2)依据出产经历数据,开始估量各效蒸腾量和各效完结液的 浓度。 (3)依据经历假定蒸汽经过各效的压强降持平,预算各效溶液 沸点和有用总温差。 (4)依据蒸腾器的焓衡算,求各效的蒸腾量和传热量。 (5)依据传热速率方程核算各效的传热面积。若求得的各效传 热面积不持平,重新分配有用温度差,重复过程(3)至(5),直到 所求得各效传热面积持平停止。