喷射液化器之蒸发器的设计
蒸发器是什么?
蒸发器是一种设备,主要是一种热交换器,用于工业过程中把液体(主要是水)从化合物中分离成气体或水蒸气。
蒸发器通常用于食品工业,通过蒸发食品中的水分来浓缩食品。
蒸发器是如何工作的?
首先,化合物被送入蒸发器。然后它通过一个热源,使化合物变成气态(蒸汽)。在此之后,如果是多效蒸发器系统,则化合物的剩余部分被浓缩并送入第二个蒸发器。如果是单蒸发器系统,则将冷凝物(冷凝物)除去。
蒸发器的应用:
蒸发器用于以下几个行业: 食物 制药 石化 纸张和纸浆 废物管理 纺织
蒸发器类型:
市场上有几种类型的蒸发器,根据其用途,我们可以从下面提到的综合列表中进行选择: 自然/强制循环蒸发器 降膜蒸发器 上升膜(长管垂直)蒸发器 短管蒸发器 升、降膜板式蒸发器 多效蒸发器 搅拌薄膜蒸发器 立式短管蒸发器 水壶蒸发器 刮刮式/宽面蒸发器 中心热蒸发器 垫片蒸发器 罗伯特式自然循环蒸发器 闪蒸器 紧凑式蒸发器
设计蒸发器时应考虑的因素:
1.热条件:
管的尺寸、管的排列、管的材料:管的直径、管的排列、管的长度通过试错计算确定,管的材料根据化合物的腐蚀性和工作情况选择:
换热系数:壳侧的换热系数通常比液体侧高。后期换热系数控制着换热速率。综合系数是根据同一型号、处理同一溶液的运行蒸发器的性能数据计算得出的。
沸点升高(BPE):当浓缩液的沸点高于纯溶剂(或水)时,称为沸点升高(BPE)。当加入其他组分时,溶剂的沸点较高。沸点升高(BPE)的发生是因为相同温度下的蒸汽压小于纯溶剂的蒸汽压。
注意: 选择合适的蒸发器:选择***合适的蒸发器类型取决于几个因素。主要有: (i)通量,(ii)溶液的粘度(以及蒸发过程中粘度的增加),(iii)产品和溶剂的性质(如热敏性和腐蚀性),(iv)污垢特性和(v)起泡特性。
2.机械特性的考虑:
工作温度和压力:工作温度是在设计过程中适当选择的材料容器的特定操作所维持的温度。
操作压力:操作压力是容器正常运行时容器顶部的压力。应低于任何减压装置的设计压力或设定压力。
设计温度和压力:设计温度一般为压力容器内流体的***大允许压力和静扬程之和。设计温度是与设计压力相对应的温度。
***大允许工作压力(MAWP):***大允许工作压力是在特定温度下,容器正常工作位置上的***大允许压力,通常为设计温度。
热膨胀:设备各部件之间的热膨胀对机械设计有显著影响。热膨胀也可以决定管子如何固定在管板上。
蒸发器的设计假设:
在所有温度和浓度下,饲料比热是恒定的。
通过蒸发器的运行,总传热系数保持不变。
蒸发器处于稳态运行