单效强制循环蒸发器是一种常见的蒸发设备,以下是对于它的详细介绍:
一、单效强制循环蒸发器工作原理
1.循环流动:在单效强制循环蒸发器中,料液由蒸发器底部的循环泵抽出,经过加热管加热后,再回到蒸发器的分离室。由于循环泵的强制作用,料液在加热管内保持较高的流速,一般为13尘/蝉,这种较高的流速使得料液在加热管内呈湍流状态,有利于热量的传递,提高了传热效率。
2.蒸发过程:当料液在加热管内被加热到一定温度后,其中的水分开始汽化,形成蒸汽。蒸汽从料液中逸出,进入分离室。在分离室内,由于空间较大,蒸汽与料液的相对速度减小,较重的液滴在离心力和重力的作用下与蒸汽分离,落回到料液中,而蒸汽则从分离室的顶部排出,进入冷凝器进行冷凝。
3.单效蒸发:所谓单效蒸发,是指蒸发过程中只利用一次外部提供的热能,即只有一组加热器和蒸发器。与多效蒸发相比,单效蒸发的加热蒸汽消耗量相对较大,但设备结构相对简单,投资成本相对较低。
二、单效强制循环蒸发器结构组成
1.加热器:是蒸发器的核心部件之一,通常由若干根加热管组成,加热管内通入加热蒸汽,通过管壁将热量传递给管外的料液,使料液中的水分汽化。加热管的材质一般根据料液的性质和操作条件来选择,常见的有碳钢、不锈钢、钛材等。
2.分离室:用于将蒸汽与料液分离,其结构形式有多种,如旋流分离室、重力沉降分离室等。分离室的设计应保证蒸汽与料液能够充分分离,同时尽量减少液沫夹带现象,提高分离效果。
3.循环泵:为料液在蒸发器内的循环流动提供动力,其流量和扬程应根据蒸发器的尺寸、料液的性质和操作要求来确定。循环泵的选型应考虑其耐腐蚀性、耐高温性和可靠性等因素。
4.冷凝器:用于将从蒸发器排出的蒸汽冷凝成水,以回收热量并减少蒸汽的排放。冷凝器的类型有多种,如列管式冷凝器、板式冷凝器等,其换热面积应根据蒸汽的流量和冷凝温度来确定。
5.其他部件:还包括进料管、出料管、排汽管、液位计、压力表、温度计等辅助部件,用于实现料液的进出、蒸汽的排放、液位和温度的测量与控制等功能。
叁、单效强制循环蒸发器优点
1.适应性强:由于料液在加热管内呈湍流状态,传热系数较高,因此对料液的性质要求相对较低,可以处理黏度较大、易结晶、易结垢的料液,应用范围较广。
2.蒸发效率高:强制循环的方式使得料液在加热管内能够充分受热,减少了料液在加热管内的停留时间,提高了蒸发效率,缩短了蒸发时间。
3.操作稳定:循环泵的强制循环作用使得料液在蒸发器内的流动状态稳定,温度分布均匀,避免了局部过热现象,有利于蒸发过程的稳定进行,产物质量也相对稳定。
四、单效强制循环蒸发器缺点
1.能耗较高:单效蒸发只利用一次加热蒸汽,蒸汽的利用率较低,与多效蒸发相比,能耗相对较高,运行成本也相对较大。
2.设备投资较大:需要配备循环泵等辅助设备,增加了设备的复杂性和投资成本。此外,由于循环泵的功率较大,还需要考虑相应的动力供应和电气设备,进一步提高了投资成本。
3.占地面积较大:由于蒸发器的结构相对复杂,且需要一定的空间来布置循环泵、冷凝器等设备,因此占地面积相对较大,对于一些空间有限的场合,可能会受到一定的限制。
五、单效强制循环蒸发器应用领域
1.化工行业:用于蒸发各种化工原料和中间体,如氯化钠溶液、硫酸铵溶液、氢氧化钠溶液等的蒸发浓缩,生产化工产物。
2.制药行业:在制药生产过程中,用于蒸发药液、提取液等,以去除水分,提高药物的浓度和纯度,如抗生素发酵液的浓缩、中药提取液的浓缩等。
3.食品行业:用于浓缩果汁、牛奶、糖液等食品原料,生产浓缩果汁、炼乳、糖浆等食品产物,提高食品的品质和保质期。
4.轻工行业:在造纸、印染等行业中,用于蒸发废水中的水分,回收有用物质,减少废水排放,降低环境污染。
5.其他行业:还广泛应用于电子、冶金、建材等行业的蒸发浓缩过程,如电子工业中的电子级化学品的蒸发浓缩、冶金工业中的盐类溶液的蒸发浓缩等。
单效强制循环蒸发器是一种性能优良、应用广泛的蒸发设备,但在实际应用中,需要根据具体的工艺要求和操作条件,合理选择蒸发器的型号和参数,以达到更佳的蒸发效果和经济效益。