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溶液则被上升的蒸汽所带动,沿管壁成膜状上升并继续蒸发,汽、液混合物在分离器2内分离,完成液由分离器底部排出,二次蒸汽则在顶部导出!须注意的是,如果从料液中蒸发的水量不多,就难以达到上述要求的汽速,即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发;它对粘度很大,易结晶或易结垢的物料也不适用.2.降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液!
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其结构特点是在加热室上增设沸腾室!加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,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,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成!另外,这种蒸发器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达5至3m/s以上,故总传热系数亦较大!这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力.
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此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等.除了上述自然循环蒸发器外,在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器.在这种蒸发器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环!循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在5m/s以上.强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大!但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0!4~0!8kW.单程型蒸发器这一大类蒸发器的主要特点是:溶液在蒸发器中只通过加热室一次,不作循环流动即成为浓缩液排出!
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其主要缺点是: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!3.刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板!刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)!由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出.
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。根据物料在蒸发器中流向的不同,单程型蒸发器又分以下几种.1.升膜式蒸发器其加热室由许多竖直长管组成.常用的加热管直径为25~50mm,管长和管径之比约为100~150.料液经预热后由蒸发器底部引入,在加热管内受热沸腾并迅速汽化,生成的蒸汽在加热管内高速上升,一般常压下操作时适宜的出口汽速为20~50m/s,减压下操作时汽速可达100至160m/s或更大些。
这种循环,主要是由溶液的密度差引起,故称为自然循环.这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高.为了使溶液有良好的循环,中·央循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~1·0·0·%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间.这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛.但是由于结构上的限制,循环速度不大。加上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,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。
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由于引起循环的原因不同,又可分为自然循环和强制循环两类.中·央循环管式蒸发器这种蒸发器又称作标准式蒸发器.它的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的中·央循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。由于中·央循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即中·央循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比中·央循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使蒸发器中的溶液形成由中·央循环管下降、由沸腾管上升的循环流动!