真空壓降?。?br>物料汽化氣體從加熱面送到外置的冷凝器,存在一定的壓差。在一般的蒸發(fā)器中,這種壓力降(Δp)通常是比較高的,有時(shí)甚至高得難于接受。而刮板式薄膜蒸發(fā)器有較大的氣體穿越空間,蒸發(fā)器內(nèi)壓力能看成與冷凝器中的壓力幾乎相等,因此,壓力降很小,真空度可達(dá)5mmHg。
操作溫度低:
由于上述特性,這使得蒸發(fā)過(guò)程可以保持在較高真空度條件下進(jìn)行。由于真空度的提高,與之相應(yīng)的物料沸點(diǎn)迅速降低,因此,操作可以在較低溫度下進(jìn)行,降低了產(chǎn)品的熱分解。
受熱時(shí)間短:
由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的獨(dú)特結(jié)構(gòu),刮膜器具有泵送作用,使得物料在蒸發(fā)器內(nèi)的停留時(shí)間很短;另,在加熱的蒸發(fā)器上由于薄膜的高速湍流使得產(chǎn)品不會(huì)滯留在蒸發(fā)器表面。因此,特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
蒸發(fā)強(qiáng)度高:
物料沸點(diǎn)的降低,增大了同熱介質(zhì)的溫度差;刮膜器的功能,減小了呈現(xiàn)湍流狀態(tài)的液膜厚度,降低了熱阻。同時(shí),在這過(guò)程中抑制物料在加熱面結(jié)壁、結(jié)垢,并伴有良好的熱交換,因此,提高了刮板式薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)。
操作彈性大:
正是由于刮板式薄膜蒸發(fā)器獨(dú)有的性能,使其適宜于處理熱敏性和要求平穩(wěn)蒸發(fā)的、高粘度的及隨濃度提高粘度急劇增加的物料,其蒸發(fā)過(guò)程也能平穩(wěn)蒸發(fā)。 它還能成功地應(yīng)用于含固顆粒、結(jié)晶、聚合、結(jié)垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾。
如何選型編輯
在薄膜蒸發(fā)器的選型中,必須綜合考慮各種因素,一般需考慮: [1]
▲生產(chǎn)能力和操作參數(shù):包括處理量、進(jìn)出濃度、溫度、年操作小時(shí)數(shù)等;
▲產(chǎn)品特性:包括熱敏性、粘度和流動(dòng)性(在操作溫度下)、發(fā)泡沫性、固體含量、結(jié)晶和聚 合傾向等;
▲操作介質(zhì):如水蒸汽(壓力)、冷卻水(溫度)、清洗液(溶劑)等;
▲制造的材料選擇和表面拋光要求;
▲現(xiàn)場(chǎng)條件:如空間、氣候(室外)、能量和產(chǎn)品的銜接、工作平臺(tái)等。
▲法規(guī):包括安全、噪音、環(huán)境保護(hù)等。
比較編輯
MVR蒸發(fā)器與其他蒸發(fā)器比較

1. 預(yù)熱器和加熱器
多數(shù)情況下,待蒸發(fā)的產(chǎn)品在進(jìn)入加熱室之前必須被預(yù)熱至沸點(diǎn)。通常使用直管預(yù)熱 器或者板式換熱器完成此項(xiàng)工作。
2.蒸發(fā)器
選擇適當(dāng)類(lèi)型的蒸發(fā)器,取決于每一特殊的應(yīng)用場(chǎng)合和產(chǎn)品的性質(zhì)。
3.分離器
每臺(tái)蒸發(fā)器都配備有分離器,用于蒸汽和液體的分離。按照應(yīng)用范圍來(lái)選擇不同類(lèi)型 的分離器,例如離心分離器、重力分離器或者裝有內(nèi)部構(gòu)件的分離器。設(shè)計(jì)時(shí)需考慮分離效 率、壓降和清洗頻率等重要因素。
4. 冷凝器
在可能的場(chǎng)合,蒸發(fā)過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽熱量被用于加熱下游幾效蒸發(fā)器和預(yù)熱器,或者 將蒸汽再壓縮后作為加熱介質(zhì)。但蒸發(fā)裝置后一效的殘余蒸汽無(wú)法照此利用,須將其冷 凝。蒸發(fā)裝置可以配備表面冷凝器、接觸式冷凝器或空冷式冷凝器。
5.脫氣/真空系統(tǒng)
使用真空泵來(lái)維持蒸發(fā)裝置中的真空。它們從裝置中排出泄漏的空氣和不可凝氣體, 以及液體進(jìn)料時(shí)帶入的溶解氣體。為此,可根據(jù)蒸發(fā)裝置的規(guī)模和操作方式使用相應(yīng)的噴 射泵和液環(huán)泵。
6.泵
由于設(shè)計(jì)條件和應(yīng)用錯(cuò)綜復(fù)雜,必須考慮泵的選型。選擇標(biāo)準(zhǔn)是蒸發(fā)裝置中的產(chǎn)品特 性、吸入壓頭情況、流量和壓縮比。對(duì)于低黏度產(chǎn)品來(lái)說(shuō),主要使用離心泵;而高黏度的產(chǎn)品 則需使用容積泵。一些含有固體或結(jié)晶的產(chǎn)品,使用其他類(lèi)型的泵,例如旋槳泵。根據(jù)特定 的應(yīng)用場(chǎng)合以及相關(guān)的使用條件決定泵的類(lèi)型、尺寸、速度、機(jī)械密封和材料。
7.清洗系統(tǒng)
根據(jù)不同的產(chǎn)品,設(shè)備經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)后,可能會(huì)發(fā)生結(jié)垢現(xiàn)象。絕大多數(shù)情況下 使用化學(xué)清洗可去除水垢和其他污垢。為此,蒸發(fā)裝置需配備一些必要的設(shè)備組件如清洗 劑槽、附加泵和管道閥門(mén)。這些設(shè)備保證了裝置無(wú)需拆卸即可進(jìn)行清洗,一般稱為“原位清 洗”CIP。清洗的選擇要根據(jù)結(jié)垢的類(lèi)型。清洗劑滲入結(jié)殼層,將結(jié)殼溶解或使其分解,使 蒸發(fā)器表面被徹底清洗,如有必要還可對(duì)表面進(jìn)行消毒。
8.蒸汽洗滌器
如果裝置不是由生蒸汽加熱,而是由廢蒸汽例如干燥器的蒸汽加熱,為避免這些蒸汽對(duì) 蒸發(fā)裝置的加熱室的污染和結(jié)垢,在它們進(jìn)入之前必須被清洗干凈。
9. 冷凝液精處理系統(tǒng)
盡管小液滴的分離已非常理想,但冷凝液的質(zhì)量可還是達(dá)不到要求的純度,特別是在產(chǎn) 品含有揮發(fā)性組分時(shí)。根據(jù)不同的應(yīng)用,通過(guò)使用精餾塔或膜過(guò)濾系統(tǒng)可以將冷凝液進(jìn)一 步純化。
10.材料
根據(jù)不同的產(chǎn)品的需求決定了采用制造蒸發(fā)裝置所需的材料。大多數(shù)情況下采用不銹 鋼,如有特殊需求還可使用哈氏合金、鈦、鎳、銅、石墨、鋼內(nèi)襯橡膠、合成材料等。

設(shè)備整個(gè)加I熱系統(tǒng)由于蒸汽加熱均勻、料液為液膜式流動(dòng)蒸發(fā),所以具有傳熱效率高加熱時(shí)間短等主要特點(diǎn)。如再配置熱壓泵,更具節(jié)能降耗,蒸汽耗量低、冷卻水循環(huán)量低等優(yōu)點(diǎn)。
2.物料沿管內(nèi)壁向下加速加壓流動(dòng)蒸發(fā),適應(yīng)粘度較大的料液蒸發(fā)濃縮。
3.由于物料在每根管內(nèi)成膜狀蒸發(fā),料液加熱時(shí)間非常短,所以特別對(duì)食品蒸發(fā)濃縮非常有利,較大的保存了食品的營(yíng)養(yǎng)成份。
4.蒸發(fā)過(guò)程在真空作用下,既保證了物料的衛(wèi)生要求,同時(shí)保證了環(huán)保要求,同時(shí)大大降低了蒸發(fā)溫度,加上配置熱壓泵,部份二次蒸汽經(jīng)熱壓泵重新吸入與生蒸汽混合,既節(jié)約了生蒸汽,同時(shí)由于通過(guò)熱壓泵的蒸汽呈噴射霧狀進(jìn)入加熱殼體,蒸汽迅速擴(kuò)散,料液加熱溫和,所以適合熱敏性物料的濃縮。
5.設(shè)備適用于發(fā)泡性物料蒸發(fā)濃縮,由于料液在加熱管內(nèi)成膜狀蒸發(fā),即形成汽液分離,同時(shí)在效體底部,料液大部份即被抽走,只有少部份料液與所有二次蒸汽進(jìn)入分離器強(qiáng)化分離,料液整過(guò)程沒(méi)有形成太大沖擊,避免了泡沫的形成。
6.對(duì)于食品蒸發(fā)濃縮,設(shè)備可同時(shí)具備殺菌功能,物料先經(jīng)預(yù)熱,然后進(jìn)入殺菌器,達(dá)到94度以上,維持24秒左右,即進(jìn)入一效效體,物料迅速閃蒸,溫度瞬間下降。
7.設(shè)備可配備CIP清洗系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)就地清洗,整套設(shè)備操作方便,無(wú)死角。
8.設(shè)備連續(xù)進(jìn)出料。
9.設(shè)備可配置自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)進(jìn)料量自動(dòng)控制,加熱溫度自動(dòng)控制,出料濃度自動(dòng)控制,清洗自動(dòng)控制,還可配備突發(fā)停電、故障時(shí)對(duì)敏感性物料的保護(hù)措施。其它安全、報(bào)警等自動(dòng)化操作、控制。

MVR蒸發(fā)器,是英文mechanical vapor recompression的簡(jiǎn)稱。mvr是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量,從而減少對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)技術(shù)。
二次蒸汽,經(jīng)過(guò)壓縮機(jī)的壓縮,壓力和溫度得以升高,熱焓隨之增加,被送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽即生蒸汽使用,使料液維持蒸發(fā)狀態(tài),而加熱蒸汽本 身將熱量傳遞給物料本身冷凝成水。這樣,原來(lái)要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潛熱,又提高了熱效率。
早在60年代,德國(guó)和法國(guó)已經(jīng)成功的將該技術(shù)應(yīng)用于化工、制藥、造紙、污水處理、海水淡化等行業(yè)。
其工作過(guò)程是低溫位的蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進(jìn)入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開(kāi)車(chē)啟動(dòng)外,整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中無(wú)需生蒸汽。
多效蒸發(fā)過(guò)程中,蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量,使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽,而mvr蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。
能量圖
能量圖
溶液在一個(gè)降膜蒸發(fā)器里,通過(guò)物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽,產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風(fēng)機(jī)吸入,經(jīng)增壓后,二次汽溫度提高,作為加熱熱源進(jìn)入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動(dòng)后,渦輪壓縮機(jī)將二次蒸汽吸入,經(jīng)增壓后變?yōu)榧訜嵴羝瓦@樣源源不斷進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分終變成冷凝水排出。
由于成本原因,單級(jí)離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。因此下述說(shuō)明是針對(duì)此類(lèi)設(shè)計(jì)。離心壓縮機(jī)是體積控制機(jī)器,即無(wú)論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與吸入壓力成比例。
單級(jí)離心壓縮機(jī)的壓縮循環(huán)描繪在焓熵圖中。單級(jí)離心壓縮機(jī)需要的動(dòng)力:
例如:將來(lái)自蒸發(fā)器的飽和水蒸汽從吸入狀態(tài)p1=1.9 bar, t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar, t2=161℃(壓縮比 Π= 1.4)。壓縮循環(huán)沿著多變曲線1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。對(duì)于蒸汽的比焓h2,通過(guò)壓縮機(jī)內(nèi)效率(等熵效率)的等式:在此溫度下,它進(jìn)入到蒸發(fā)器的加熱器。基于被吸入蒸汽的量,kg/hr。hp 單位多變(有效)壓縮功,kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功,kJ/kg。
壓縮機(jī)的等熵效率(內(nèi)效率)除其他因素之外,單位多變壓縮功 hp取決于多方指數(shù)κ和吸入氣體的摩爾質(zhì)量M,以及吸入溫度和要求的壓升。對(duì)于原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、燃?xì)鈾C(jī)、渦輪機(jī)等)的實(shí)際耦合功率,考慮了更大的機(jī)械損耗余量。葉輪由標(biāo)準(zhǔn)材料制造的單級(jí)離心壓縮機(jī)能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升,如果采用鈦等更高質(zhì)量的材料,壓縮因子可高達(dá)2.5。這樣一來(lái),終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍,或2.5倍,這對(duì)應(yīng)于飽和蒸汽溫度升高約12-18K,溫升可到30K,這取決于吸入壓力。就蒸發(fā)技術(shù)而言,通常的做法是根據(jù)相應(yīng)的水沸點(diǎn)溫度來(lái)表示其壓力。這樣,有效溫差就被直接表示出來(lái)。
mvr能流圖
mvr能流圖
機(jī)械蒸汽再壓縮的原理
蒸發(fā)設(shè)備緊湊,占地面積小、所需空間也小。又可省去冷卻系統(tǒng)。對(duì)于需要擴(kuò)建蒸發(fā)設(shè)備而供汽,供水能力不足,場(chǎng)地不夠的現(xiàn)有工廠,特別是低溫蒸發(fā)需要冷凍水冷凝的場(chǎng)合,可以收到既節(jié)省投資又取得較好的節(jié)能效果。
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