管式降膜蒸发器

碱法麦草浆碱回收系统

碱法麦草浆碱回收系统主要包括黑液提取、黑液蒸发、黑液燃烧和苛化。本文中主要介绍黑液蒸发和黑液燃烧两部分。

1、 黑液蒸发

我国碱法麦草浆生产使用的黑液蒸发设备为国产设备，其蒸发站规模主要根据浆的生产规模而定，表1为与纸浆相配套的蒸发站的生产能力。此外蒸发站的能力还必须与黑液提取的液量、浓度、温度及碱回收炉处理黑液的能力等相匹配，并留有15%的富余量。

表1 与纸浆产量相配套的蒸发站的生产能力

浆产量/t·d-1（风干） 75 100

蒸发站蒸发量/t·h-1 37 50

1.1 主要蒸发器

黑液蒸发系统中常见的蒸发器按结构形式可分为管式和板式两大类。管式蒸发器又分为短管自循环蒸发器、长管升膜蒸发器和管式降膜蒸发器。蒸发器属于低压真空设备，设计压力为0.25~0.3MPa，真空度为100%，属于I类压力容器。各种蒸发器的特点如表2所示。

表2 各种蒸发器的性能及特点

板式降膜蒸发器 管式降膜蒸发器 长管升膜蒸发器 短管蒸发器

传热及蒸发机理 表面蒸发 表面蒸发 对流传热及泡核沸腾蒸发 对流传热蒸发

出效黑液浓度/% 干、湿法备料，连蒸 45~50 45~50 40 40

干法备料，蒸球 40~45 40~45 38~40 38~40

结垢速率 慢 慢 快 较慢

洗涤及除垢方法 用污凝水、稀黑液、碱液煮洗或高压水除垢，不推荐水洗尤其是硬度超标的地下水，也不宜采用酸洗及机械除垢

加热元件牢固性 易损坏 不易损坏 不易损坏 不易损坏

加热元件的维护及更换 单片不可更换 单管可更换 单管可更换 单管可更换

加热元件材质 不锈钢 不锈钢或碳钢 不锈钢或碳钢 不锈钢或碳钢

1.2 主要设备配套情况

目前中国草浆生产中使用较多的蒸发系统为全板式或板管结合式，使用的蒸发器主要为板式降膜蒸发器和长管升膜蒸发器。表3为一个蒸发水量为50t/h管板结合蒸发站主要设备情况。

表3 蒸发水量为50t/h管板结合蒸发站主要设备表

降膜蒸发器中决定和影响传热系数的因素

摘要

这项工作的目的是确定不同操作条件下的单效蒸发器的传热系数，为了判断它们有多种影响因素。降膜蒸发器包括12根外径25mm、长3m的垂直不锈钢管，蒸发器的蒸发容量为240 kg/h。对每一个多效蒸发器的影响条件进行模拟，改变进料浓度和压力，设置每一种条件下的饱和温度和热传递系统，。从而获得一个关联式，即传热系数与流体性质、几何参数和流量的关系。2005年Elsevier公司保留所有权利。

关键词: 传热、蒸发器、降膜、传热系数

1. 前言

果汁的浓度是果汁制造业中被广泛使用的参数，它有两个主要目的：（1）降低产品的体积和重量，随后降低储存、包装及分销的成本。（2）增加水的活动，减少其对果汁的稳定性影响，这是影响果汁品质的主要因素。

虽然冷冻浓缩和反渗透浓度等其他方法现在也经常被用到，但由于业务和经济原因蒸发仍然是最流行的。

蒸发是一个单元操作即从液体中去除水。如果液体中含有溶解固体，解决方案是可以使其成为饱和或过饱和固体晶体沉积。

如果长时间高温蒸发，会造成果汁中许多物质被破坏,，真空蒸发似乎是合理的解决方案。真空蒸发进行的沸点降低，所以热降解趋于最小化。

降膜蒸发器在本质上是管壳式换热器。降膜蒸发器本质上是一个管壳式换热器。蒸汽冷凝的壳程提供了潜热，使从管程流动溶液中的水蒸发量。水蒸气和浓缩果汁，在热力学方面是平衡的，然后分离。这个过程可以完成一次蒸发，因此沸腾浓缩液退出单元作进一步处理，蒸汽在一个独立的冷凝器中冷凝。这种设备被命名为“单效蒸发器”。

然而，如果需要高浓度，最好是使用多个更小的单元，而不是用一个大的单元。在这种条件下，解决方案是水汽离开第一个单元，加热介质为第二个过程蓄流。对于一个合适的动力，由于第二单元存在，其沸点减小，这是通过减少在蒸发室的压力。这样，减少了蒸发器在加热蒸汽压力方向的热能损失和压力损失。

这种被定义为“多效蒸发器”，3，4，5设备在食品工业是非常容易见到的。

．年　

第　ｌ７　卷　

第　８　期　群　Ｉ　业　机械与装备　

降膜式蒸发器的分程及其注意事项　

刘殿宇　

（华禹乳品机械制造有限公司，黑龙江哈尔滨１５１４００）　

摘要：降膜式蒸发器的特点是料液在蒸发器中受热的时间较短，减少受热时间无疑可以最大限度保持料液中有益　元素不被破坏，从而保证产品的品质。分程是因为降膜管的周边润湿量不足，为防止结垢结焦加速或干壁现象产生，　采取分程的方法进料以加大降膜管的周边润湿量。仅以ＹＮＮＭ０３—３８００型三效降膜式蒸发器在椰奶生产中的应用　

为例进行阐述。　关键词：降膜式蒸发器；分程；设计；注意事项　

Ｓｐｌｉｔ—ｒａｎｇｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｒｅｌａｔｅｄ　Ｉｔｅｍｓ　ｏｆ　Ｆａｌｌｉｎｇ　Ｆｉｌｍ　Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　

ＬＩＵ　Ｄｉａｎ－ｙｕ　（ＨｕａＹｕ　Ｄａｉｒｙ　Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ　Ｃｏ．，ＬＴＤ．Ｈａｒｂｉｎ　１　５　１　４００，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｏｆ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　ｉｓ　ｔｈａｔ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　ｍｅｄｉｕｍ　ｌｉｑｕｉｄ　ｉｎ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　ｉｓ　ｓｈｏｒｔ．　Ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｔｉｍｅ　ｃａｎ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｍｅｄｉｕｍ　ｌｉｑｕｉｄ　ｆｒｏｍ　ｂｅｉｎｇ　ｄｅｓｔｒｏｙｅｄ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔ．Ｓｐｌｉｔ—ｒａｎｇｉｎｇ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｐｒｅｖｅｎｔ　ｔｈｅ　ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｎｇ　ｏｆ　ｓｃａｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｋｉｎｇ　ａｎｄ　ｔｕｂｅ　ｄｒｙｉｎｇ，ｂｏｔｈ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｉｎｓｕｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｗｅｔｎｅｓｓ　ｉｎ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｔｕｂｅｓ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｔｈｅ　ｗｅｔｎｅｓｓ　ｉｎ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｔｕｂｅｓ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，　ｔｈｒｅｅ－－ｗａｙ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｆｉｌｍ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　Ｍｏｄｅ　ＹＮＮＭ０３－－３８００　ａｐｐｌｉｅｄ　ｉｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｃｏｎｕｔ　ｍｉｌｋ　ｉｓ　ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ　ａｓ　ａｎ　

详解干式、满液式、降膜式蒸发器

干式蒸发器

干式蒸发器制冷剂在换热管内通过,冷水在高效换热管外运行,这样得换热器换热效率相对较低,其换热系数仅为光管换热系数得2倍左右,但就是其优点就是便于回油,控制较为简便,而制冷剂得充注量大约就是满液式机组充注量得1／2～1/3左右。

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满液式蒸发器

满液式蒸发器与干式蒸发器得运行方式恰好相反,冷水在换热管内通过,制冷剂完全将换热管浸没,吸热后在换热管外蒸发。满液式蒸发器得传热管表面上有许多针形小孔,管内表面上还有螺旋形凸起强化冷水侧得换热。这种同时强化管外沸腾与管内传热得高效传热管,使其传热系数较光管提高了５倍左右、

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降膜式蒸发器

降膜式蒸发器,也称之为喷淋式蒸发器,这种换热器与满液式蒸发器相似,但就是它又与满液式蒸发器有区别。这种蒸发器得制冷剂就是从换热器得上部喷淋到换热管上,制冷剂只就是在换热管上形成一层薄薄得冷剂液膜,这样冷剂在沸腾蒸发时便减少了静液位压力,从而提高了换热效率,其换热效率较满液式机组提高了5左右。

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降膜蒸发就是流动沸腾,由于管外表面得液膜层厚度小,没有静压产生得沸点升高,传热系数高。而满液式蒸发(也就就是沉浸式蒸发)产生得气泡易于集聚在换热管得表面,导致换热效率下降,其换热效果不如降膜蒸发。总得来说降膜蒸发属于小温差情况下,但要防止结垢,影响传热效率。

“冷水机组",就是对一种制冷机组得习惯命名法,这种“冷水机组”一般用于中央空调得冷源,或者空调工况得制冷,输出得就是低温得冷水,通常叫做“冷冻水”,故而得名。一般把只能制冷得叫做冷水机组,而能同时制热得,我们叫做“热泵”机组。

而“满液式”就是指机组所用得“壳管式蒸发器”采用了“满液式蒸发器”得形式,这就是区别于“干式”、“降膜式”得一种壳管式蒸发器。它得“壳程"内走制冷剂循环,“管程”内走冷冻水循环,从剖面上瞧,就好像就是筒体里有大

半筒制冷剂,而走水得管束浸泡在制冷剂里。它与“干式蒸发器”刚好相反,干式得就是“管程”走制冷剂,“壳程”走水,好比制冷剂管束浸泡在水里。