管膜降式蒸发器结构

蒸发结晶图⽂详解MVR蒸发器机构原理及特点

⼀、MVR⼯艺介绍1、MVR原理

MVR是蒸汽机械再压缩技术，（mechanical vapor recompression ）的简称。MVR蒸发器是重新利⽤它⾃⾝产⽣的⼆次蒸汽的能量，从⽽减少对外界能源的需求的⼀项节能技术。MVR其⼯作过程是将低温位的蒸汽经压缩机压缩，温度、压⼒提⾼，热焓增加，然后进⼊换热器冷凝，以充分利⽤蒸汽的潜热。除开车启动外，整个蒸发过程中⽆需⽣蒸汽从蒸发器出来的⼆次蒸汽，经压缩机压缩，压⼒、温度升⾼，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使⽤，使料液维持沸腾状态，⽽加热蒸汽本⾝则冷凝成⽔。这样原来要废弃的蒸汽就得到充分的利⽤，回收潜热，提⾼热效率，⽣蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效。

为使蒸发装置的制造尽可能简单和操作⽅便，可使⽤离⼼式压缩机、罗茨式压缩机。这些机器在1：1.2到1：2压缩⽐范围内其体积流量较⾼。2、MVR⼯艺流程

系统由单效或双效蒸发器、分离器、压缩机、真空泵、循环泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等系统组成，结构简单，操作维护⽅便。

⼆、蒸发器介绍1、MVR降膜蒸发器

⼯作原理：

物料原液从换热器上管箱加⼊，经过布液器把物料分配到每根换热管内，并且沿着换热管内壁形成均匀的液体膜，管内液体膜在向下流的过程中被壳程的加热蒸汽加热，边向下流动边沸腾并进⾏蒸发。到换热管底端物料变成浓缩液和⼆次蒸汽。

浓缩液落⼊下管箱，⼆次蒸汽进⼊⽓液分离器。在⽓液分离器中⼆次蒸汽夹带的液体飞沫被去除，纯净的⼆次蒸发从分离器中输送到压缩机。压缩机把⼆次蒸汽压缩后作为加热蒸汽输送到换热器壳程⽤于蒸发器热源。实现连续蒸发过程。

特点：1、换热效率⾼

2、占地⾯积⼩

3、物料停留的时间短，不易引起物料变质。

4、适⽤于较⾼粘度的物料。

应⽤范围：

降膜蒸发器适⽤于MVR蒸发结晶过程预浓缩⼯序，可以蒸发粘度较⼤的物料，尤其适⽤于热敏性物料，但不适⽤处理有结晶的物料。2、MVR强制循环蒸发器

刮板式薄膜蒸发器

刮板式薄膜蒸发器的特点：

1． 真空阻力降小：

由于其独特的蒸发形式，被处理物料只在蒸发面上成膜，不在蒸发面上积聚，因此，没有其它蒸发形式中的液柱静压抵消真空度的问题（其它的蒸发形式中真空度只反映了系统中液相主体表面的真空度），系统显示的真空度就是物料蒸发的真空度。

2． 蒸发强度大：

真空度的提高，降低了被处理物料的沸点，加大了冷热介质的温差推动力，刮板的强制作用又使液膜呈湍流且变得更薄，刮板的自清洁作用抑制了加热面上的垢层的形成，加大了传热系数，提高了蒸发强度。

3． 受热时间短：

由于刮板蒸发器就是一种特殊的降膜蒸发器，因此，物料在加热面上的停留时间很短，约10-60秒（根据规格不等而不同），特别适用于处理热敏性物料。

4． 操作弹性大：

单位时间进入蒸发器物料的多与少，决定了加热面上形成液膜的厚度，由于刮板蒸发器的液膜是靠刮板强制形成，因此进料量可在很大范围内调节。

刮板式薄膜蒸发器的结构：

针对不同性质的物料要采用不同形式的刮板，我公司生产的刮板式蒸发器主要有四种刮板形式。

1． 离心活动刮板：

这种形式的蒸发器较其它的刮板蒸发器而言，造价便宜，因此应用最广；适合于低粘度物料。

2． 铰链活动刮板：

此种蒸发器较离心活动式造价稍高。

3． 滚轮滚动刮板：

此种蒸发器特别适用于有GMP要求或洁净要求特高的场合，这种刮板与加热面的接触是滚动而不是滑动，刮板几乎没有磨损。

4． 固定刚性刮板：

这种蒸发器适用于粘度特别高的物料，造价也是刮板蒸发器中最高的。

蒸发器的蒸发能力：

刮板式薄膜蒸发器是所有蒸发器中蒸发能力最大的一种，在标准状态下（加热介质为蒸汽 ,进料为100%水，系统为真空）的蒸发量约100kg/m2.hr。

刮板蒸发器型号与规格：

型号 加热面积（M2） 设备高度（mm） 设备内径（mm） 重量（kg）

WFE-0.06 0.06 1000 ¢70 70

Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．２，２０１４　

单管自降膜蒸发器的设计　

王在良’，王玲　

（１．江苏科圣化工机械有限公司，江苏淮安２２３００２；　

２．淮阴工学院机械工程学院，江苏淮安２２３００３）　

摘要：针对传统膜式蒸发器存在的问题，设计了一种单管自降膜蒸发器，它依靠液体压力及重力场作用自然形成均匀　分布的液体膜，通过液体膜吸收热能蒸发浓缩。该蒸发器成膜均匀，蒸发效率高，无动力消耗，节能环保。　关键词：膜式蒸发器；液膜；浓缩　

中图分类号：ＴＱ０５０．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１４）０２—０１２８—０２　

在化工生产过程中有大量液体介质需要通过加　

热进行浓缩，膜式蒸发器就是实现这一过程的主要　

设备。传统膜式蒸发器普遍采用旋转刮膜或多管式　

强制成膜技术，由于结构、原理的原因，传统膜式蒸　

发器普遍存在膜分布不均匀、调整困难等缺陷。本文　

针对传统膜式蒸发器存在的问题，对膜式蒸发器的　

结构、液体膜形成方式等进行研究，以期对新型膜式　

蒸发器的设计和应用提供参考。　

１　传统膜式蒸发器存在问题　

旋转刮膜膜式蒸发器采用电机减速机带动传动　

轴旋转，传动轴上固定刮膜部件，相当于刮刀，依靠　

刮膜部件旋转将附着在设备壳体内壁上的较厚液体　

膜刮薄。旋转刮膜设备存在问题：运行中需要消耗动　

力，设备制造精度要求高，设备制造难度大，成本高，　

同时设备在使用中因存在旋转部件易产生磨损问　

题，磨损的金属、非金属材料颗粒混杂在化工介质中　

产生污染，影响产品纯度和洁净度，并且旋转部件在　

工作中产生振动和噪音，造成环境污染，旋转部件与　

壳体密封效果差，易泄漏，无法达到高真空度，维护　

成本高等缺点。　

多管式强制成膜膜式蒸发器采用多管式强制成　

膜，液体分布难度大，多管间隙精度要求高、调整困　

难，制造精度高，一般只能采用下部出气方式。出气　

口要设置蒸发室，多管液体分布不均匀，同时多管分　

蒸发器的结构

蒸发器主要由加热室及分离室组成。按加热室的结构和操作时溶液的流动情况，可将工业中常用的间接加热蒸发器分为循环型(非膜式)和单程型(膜式)两大类。

一、循环型(非膜式)蒸发器

这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的循环运动，以提高传热效果、缓和溶液结垢情况。由于引起循环运动的原因不同，可分为自然循环和强制循环两种类型。前者是由于溶液在加热室不同位置上的受热程度不同，产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流动。

(一)中央循环管式(或标准式)蒸发器

中央循环管式蒸发器如图5—1所示，加热室由垂直管束组成，管束中央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，因此细管内汽液混合物的密度比粗管内的小，这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的连续规则的自然循环运动。粗管称为降液管或中央循环管，细管称为沸腾管或加热管。为了促使溶液有良好的循环，中央循环管截面积一般为加热管总截面积的40％一100％。管束高度为1—2m；加热管直径在25～75mm之间、长径之比为20～40。

图5—1 中央循环管式蒸发器

1-加热室：2-分离室

中央循环管蒸发器是从水平加热室、蛇管加热室等蒸发器发展而来的，相对于这些老式蒸发器而言，中央循环管蒸发器具有溶液循环好、传热效率高等优点；同时由于结构紧凑、制造方便、操作可靠，故应用十分广泛，有“标准蒸发器”之称。但实际上由于结构的限制，循环速度一般在0.4～0.5m／s以下；且由于溶液的不断循环，使加·热管内的溶液始终接近完成液的浓度，故有溶液粘度大、沸点高等缺点；此外，这种蒸发器的加热室不易清洗。

中央循环管式蒸发器适用于处理结垢不严重、腐蚀性较小的溶液。

(二)悬筐式蒸发器

悬筐式蒸发器的结构如图5—2所示，是中央循环管蒸发器的改进。加热蒸汽由中央蒸汽管进入加热室，加热室悬挂在器内，可由顶部取出，便于清洗与更换。包围管束的外壳外壁面与蒸发器外壳内壁面间留有环隙通道，其作用与中央循环管类似，操作时溶液形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央循环管式的，环隙截面积约为沸腾管总截面积的100％一150％，因此溶液循环速度较高，约在1～1.5m／s之间，改善了加热管内结垢情况，并提高了传热速率。