9+第九章+蒸发与结晶设备+529+CZMPPT课件下载推荐.ppt

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浸没燃烧蒸发器,-溶液在蒸发器中作循环流动,-溶液在蒸发器中只通过加热室一次，不作循环流动。

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。

中央循环管式悬框式列文式（外循环）外热式,升膜式蒸发器-价廉降膜式蒸发器-价廉升-降膜式蒸发器刮板式蒸发器,连续式、间歇式常压式、减压式、加压式,常压蒸发设备循环式蒸发设备非循环式蒸发设备,一、常压蒸发设备,主要为啤酒厂的麦芽汁煮沸锅：

将糊化，糖化，过滤后的麦芽汁煮沸，浓缩到一定的发酵糖度两种类型：

夹套加热式和内置加热式（加热器位于锅体内）夹套加热式麦芽汁煮沸锅流程图排不凝性气体管冷凝槽搅拌器外夹套加热区中心加热区（耐压能力差）（较高温度）冷凝水排放管,麦芽汁煮沸锅,（夹套加热式）,夹套,（内置加热式）,列管式内加热器的煮沸锅,具两段内加热器的煮沸锅,麦芽汁煮沸锅,二、循环式蒸发设备,中央循环管式悬框式列文式（外循环）外热式强制循环式,优点：

结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等，应用十分广泛。

缺点：

（1）循环速度较低，管内流速0.5m/s；

（2）溶液在加热室中不断循环，使其浓度始终接近完成液的浓度，因而溶液粘度大、沸点高，有效温度差小。

（3）设备的清洗和维修也不够方便。

中央循环管式蒸发器（自然循环型）,其截面积一般为其它加热管总截面积的40100%,料液,生蒸汽,应用：

广泛，适用于处理量大、结垢不严重的物系。

工作原理中央粗管内溶液受热慢，密度大，下行；

周围细管内溶液受热快，密度小，上行；

循环流动的速度可达0.10.5m/s。

中央循环管式蒸发器（垂直短管式）,原理溶液沿加热管中央上升，而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。

溶液循环速度比标准式蒸发器大，可达1.5m/s。

优点这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行清洗、检修或更换，而且热损失也较小。

缺点结构复杂，单位传热面积的金属消耗较。

加热室,悬框式蒸发器（自然循环型）,列文式蒸发器（外循环式）,原理加热室中的溶液不沸腾，在沸腾室内才开始沸腾，因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室，从而避免了加热管内结晶或污垢的形成。

溶液循环速度可达2.5至3m/s以上，故总传热系数亦较大。

缺点液柱静压头效应引起的温度差损失较大，要求加热蒸汽有较高的压力。

设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房。

加热室,沸腾室,蒸发室,循环管,除沫器,其截面积约为加热管的总截面积的23倍。

挡板,外热式蒸发器,蒸发室,循环管,加热室,原理加热室单独放置，好处之一是可以降低整个蒸发器的高度，便于清洗和更换；

好处之二是可将加热管做得长些，循环管不受热，从而加速液体循环。

循环速度可达1.5m/s。

外热式蒸发器结构：

如图所示。

其主要特点是采用了长加热管（管长与直径之比50100），且液体下降管（又称循环管）不再受热。

优点：

循环速度较大（可达1.5m/s）；

加热室便于清洗和更换。

对于循环型蒸发器，除了上述自然循环外，还可以采用强制循环，循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制，一般在2.5m/s以上。

强制循环型,优点循环速度大（23.5m/s）；

可用于蒸发粘度大，易结晶结垢的物料；

传热系数较大。

缺点能耗大。

强制循环式蒸发器,三、非循环式蒸发设备,真空蒸发设备流程,真空蒸发主要设备,蒸发器冷凝设备气液分离器（除沫器）真空系统,真空蒸发设备特点,由于减压，沸点降低，有利于溶液汽化。

蒸发器的热损失较少。

适用于热敏性溶液和不耐高温的溶液；

可利用二次蒸汽作为加热热源；

需要有抽真空装置，保持真空度，消耗额外能量。

管式薄膜蒸发器升膜式降膜式升降式刮板式蒸发器离心式薄膜蒸发器,针对受热后会发生化学或物理变化的热敏性物质及高温下蒸发浓缩时会发生呈色反应的大分子物质。

真空蒸发设备类型,管式薄膜蒸发器,特点：

液体沿加热管壁成膜而进行蒸发。

按液体的流动方向可分为升膜式降膜式升降膜式,膜蒸发,让溶液在蒸发器的加热表面以很薄的液层流过，溶液很快受热升温、汽化、浓缩，浓缩液迅速离开加热表面。

特点：

浓缩时间很短，一般为几秒到几十秒，保证了产品质量。

二次蒸汽,从溶液中汽化出来的蒸汽称为二次蒸汽作为热源的水蒸汽做加热蒸汽或一次蒸汽,薄膜蒸发有关概念,1、升膜式蒸发设备,在蒸发器中形成的液膜与蒸发的二次蒸汽气流方向相同，由下而上并流上升。

升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。

升膜蒸发器,结构：

加热室由许多垂直长管组成管束直径为2050mm;

高度为212m高径比100150加热蒸汽走壳程料液走管程真空/常压操作。

形成的液膜与蒸汽流的方向相同，由下而上的并流上升。

适用于蒸发量大（较稀的溶液），热敏性及易起泡的溶液；

不适用于较浓溶液、高粘度、易结晶、结垢的溶液。

升膜式蒸发器特点：

升膜式蒸发器特点,传热效率高物料受热时间短；

特别对于发泡性、粘度较小的热敏性物料、蒸发量较大物料、比较合适。

不适用于粘度较大0.05Pas以上、受热后易产生积垢的、或浓缩后有结晶析出的物料。

管式升膜蒸发器,BM系列薄膜蒸发器：

蒸发器为升膜式列管换热器；

设备与物料接触部分均采用不锈钢制造，具有良好的耐腐蚀性能。

升膜式蒸发器工作原理：

物料从加热器下部进入，在加热管内被加热蒸发拉成液膜，浓度液在二次蒸汽带动下一起上升，从加热器上端沿汽液分离器筒体的切线方向进入分离器，浓缩液从分离器底部排出，二次蒸汽进入冷凝器。

升膜式蒸发器,对于加热管子直径、长度选择要适当，管径不宜过大，一般在2528毫米之间，管长与管径之比一般为100150，这样才能使加热面供应足够成膜的汽速。

液膜形成过程,预热区（a、b）：

温度升至沸点，管中液面高度（1/41/5）。

大气泡形成区（c、d、e）：

气液湍流，气柱上升带动其周围的部分液体一起运动。

爬膜区（f）：

气柱之间的液膜消失，蒸汽占据整个管的中部空间，液体只能分布于管壁，形成环状液膜，在上升的蒸汽的拖带下形成“爬膜”。

膜消失（g、h）：

“干壁现象”非正常运行。

液膜形成过程,预热区（a）,加热管中液面一般为管高度的1415;

自然对流运动加热阶段,沸腾区（b）,物料溶液开始沸腾，产生蒸汽气泡分散于连续的液相中;

由于蒸汽气泡的密度小，故气泡通过液体而上升,气泡区（C）,液体继续受热，温度不断上升。

随着气泡量的不断增加，小气泡结合形成较大的气泡，气体上升的速度则加快。

液相因混有蒸汽气泡，使液体静压头下降。

柱状气泡（d）,当气泡继续增大形成柱状，占据管子中部的大部分空间时,气体以很大的速度上升，而液体受重力作用沿气泡边缘下滑。

湍流区（e）,液体下降较多时，大个柱状汽泡则被液层截断。

此时液相仍然是连续相。

这时混合流体处于一种强烈的湍流状态，气柱向上升并带动其周围的部分液体一起运动。

爬膜区（f）,管壁上的液体受热不断蒸发，气柱不断增大，最后气柱之间的液膜消失，蒸汽占据了整个管的中部空间，形成连续相，液体只能分布于管壁，形成环状液膜，并在上升蒸汽的拖带下形成“爬膜”。

溶液在加热管中产“爬膜”必要条件,要有足够的传热温差和传热强度，使蒸发的二次蒸汽量和蒸汽速度达到足以带动溶液成膜上升。

加热蒸汽和蒸发温度的温差2035常压下二次蒸汽的气速达到2050m/s真空条件下100160m/s,雾沫夹带区（g）,液体蒸发时蒸汽会把溶液以雾沫夹带离开液膜，“液膜”迅速减薄。

干壁区（h）,如果汽速进一步增加，使液膜上升的速度赶不上溶液蒸发速度，则加热管上的液膜将会出现局部被干燥、结疤、结垢、结焦等不正常现象。

管膜式蒸发的最佳操作时机,形成爬膜到出现喷雾流之间（d到f）。

传热系数最大，最佳工作状态。

应维持在爬膜状态的温度差。

并控制一定的蒸发浓缩倍数，一般为5倍;

保持真空度稳定对浓缩倍数要求高的工艺，如果物料非热敏性，可进行回流适用于发泡性强、黏度较小的热敏性物料较为适用。

不适用于黏度较大,受热后易产生积垢或浓缩时有晶体析出的物料升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜液面一般为加热管高度的1415，液面面太高，设备效率低，出料达不到要求的浓度控制适当的进料量和进料温度,升膜蒸发器的操作注意事项,升膜式蒸发器,优点：

溶液在蒸发器中不循环，停留时间很短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发；

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。

由于溶液呈膜状流动，因而对流传热系数较大。

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。

其他升膜蒸发器,套管式升膜蒸发器套筒升膜蒸发器板式升膜蒸发器,套管式升膜蒸发器,套筒式升膜蒸发器,套管式升膜蒸发器,结构特点：

外管1174mm内管893mm管子间隙11mm链霉素浓缩缩短管长,套管式升膜蒸发器特点,传热面积为内、外管子面积总和。

由于间隙截面积小，而加热周边面积大，能吸收足够的热量，产生大量的蒸汽，沿着内、外管子壁面形成爬膜。

故加热管较短，只有1.4m.,套筒式升膜蒸发器,内外加热面同时通入蒸汽加热，蒸发料液即在筒间间隙爬膜上升。

圆筒间隙为4mm浓缩核苷酸溶液,板式升膜蒸发器,将板式加热交换器的板纹压成半管状，二块板合起来就形成很多垂直的管子，由于板间距很小，故形成加热管的直径就很小（图示二块板叠合后形成的六角形管道的断面图）设备紧凑，传热系数高。

形成的液膜与蒸汽流的方向相同，由上而下的并流下降。

由蒸发器、分离器、液体分布器组成。

适用于浓度较高，粘度较大的物料；

不适用于易结晶的物料。

2.降膜式蒸发器,1-料液分配器2-加热列管3-蒸汽挡板4-分离器5-冷凝水液位计a-料液进口b加热蒸汽进口C-不凝性气体排除口D-冷凝水出口E-浓缩液出口f-二次蒸汽出口,降膜蒸发器结构,降膜式蒸发器参数,管径20-50mmL/d=50-70浓缩倍数7倍蒸发强度80-100kg水/m2hr传热系数4190-20900（kJ/m2hr）,降膜式蒸发器工作原理,物料溶液从加热管子上部进入，经分配器导流管进入加热管，沿管壁成膜状向下流。

操作关键：

液料分配均匀。

为什么降膜蒸发器要配料液分布装置?

料液进入加热列管时要均匀分配，使每根管子的内壁都能被液体所润湿，否则容易发生干壁现象而严重影响蒸发效果，甚至使产品质量降低，阻塞加热管。

因此降膜蒸发器加热列管的上部都要设置料液分配装置。

齿形溢流口导流棒旋液导流器（螺纹导流管、切线进料旋流器）分配筛板,降膜式蒸发料液分配装置,降膜式蒸发器的分配器,齿形溢流口,导流棒,螺纹导流管,切线进料旋流器,齿形溢流口,在加热管的上方管口周边切成锯齿形，以增加液体的溢流周边。

当液面稍高于管口时，则可以沿周边均匀地溢流而下。

由于加热管管口高度一致，溢流周边比较大，致使各管子间或管子的各向溢流量比较均匀。

当液位稍有差别时，不致引起很大的溢流差别，但当液位差别比较大，液位高度有变化时，深液分布还