真空压降小:
物料汽化气体从加热面送到外置的冷凝器,存在一定的压差。在一般的蒸发器中,这种压力降(Δp)通常是比较高的,有时甚**得难于接受。而刮板式薄膜蒸发器有较大的气体穿越空间,蒸发器内压力能看成与冷凝器中的压力几乎相等,因此,压力降很小,真空度可达5mmHg。
操作温度低:
由于上述特性,这使得蒸发过程可以保持在较高真空度条件下进行。由于真空度的提高,与之相应的物料沸点迅速降低,因此,操作可以在较低温度下进行,降低了产品的热分解。
受热时间短:
由于刮板式薄膜蒸发器的*特结构,刮膜器具有泵送作用,使得物料在蒸发器内的停留时间很短;另,在加热的蒸发器上由于薄膜的高速湍流使得产品不会滞留在蒸发器表面。因此,特别适用于热敏性物料的蒸发。
蒸发强度高:
物料沸点的降低,增大了同热介质的温度差;刮膜器的功能,减小了呈现湍流状态的液膜厚度,降低了热阻。同时,在这过程中抑制物料在加热面结壁、结垢,并伴有良好的热交换,因此,提高了刮板式薄膜蒸发器的总传热系数。
操作弹性大:
正是由于刮板式薄膜蒸发器*有的性能,使其适宜于处理热敏性和要求平稳蒸发的、高粘度的及随浓度提高粘度急剧增加的物料,其蒸发过程也能平稳蒸发。 它还能成功地应用于含固颗粒、结晶、聚合、结垢等情况物料的蒸发和蒸馏。
如何选型编辑
在薄膜蒸发器的选型中,必须综合考虑各种因素,一般需考虑: [1]
▲生产能力和操作参数:包括处理量、进出浓度、温度、年操作小时数等;
▲产品特性:包括热敏性、粘度和流动性(在操作温度下)、发泡沫性、固体含量、结晶和聚 合倾向等;
▲操作介质:如水蒸汽(压力)、冷却水(温度)、清洗液(溶剂)等;
▲制造的材料选择和表面抛光要求;
▲现场条件:如空间、气候(室外)、能量和产品的衔接、工作平台等。
▲法规:包括安全、噪音、环境保护等。
比较编辑
MVR蒸发器与其他蒸发器比较
强制循环蒸发器是利用外加动力进行循环的,用泵迫使溶液沿一个方向以2-5m/s的速度通过加热管。其他蒸发器都是由于加热室与循环管内溶液间的密度差而产生溶液的自然循环运动,故均属于自然循环型蒸发器。它们的共同不足之处是溶液的循环速度较低,传热效果欠佳。在处理黏度大、易结垢或易结晶的溶液时,可采用强制循环蒸发液体在加热管内的循环流速通常在1.2~3.0米/秒范围之内(当悬浮液中晶粒多,所用管材硬度低,液体粘度较大时,选用低值),加热管可以是立式单程、立式双程、卧式单程、卧式双程,后两者者设备总高较小但管子不易清洗且易磨损管壁。
循环泵的扬程要与循环系统的阻力匹配,一般是流量大。由于溶液温度接近沸点在泵的选型时要注意气蚀问题。
器。
MVR蒸发器,是英文mechanical vapor recompression的简称。mvr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技术。
二次蒸汽,经过压缩机的压缩,压力和温度得以升高,热焓随之增加,被送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽即生蒸汽使用,使料液维持蒸发状态,而加热蒸汽本 身将热量传递给物料本身冷凝成水。这样,原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潜热,又提高了热效率。
早在60年代,德国和法国已经成功的将该技术应用于化工、制药、造纸、污水处理、海水淡化等行业。
其工作过程是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*生蒸汽。
多效蒸发过程中,蒸发器某一效的二次蒸汽不能直接作为本效热源,只能作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量,使其温度(压力)提高。蒸汽喷射泵只能压缩部分二次蒸汽,而mvr蒸发器则可压缩蒸发器中所有的二次蒸汽。
能量图
能量图
溶液在一个降膜蒸发器里,通过物料循环泵在加热管内循环。初始蒸汽用新鲜蒸汽在管外给热,将溶液加热沸腾产生二次汽,产生的二次汽由涡轮增压风机吸入,经增压后,二次汽温度提高,作为加热热源进入加热室循环蒸发。正常启动后,涡轮压缩机将二次蒸汽吸入,经增压后变为加热蒸汽,就这样源源不断进行循环蒸发。蒸发出的水分终变成冷凝水排出。
由于成本原因,单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此下述说明是针对此类设计。离心压缩机是体积控制机器,即无论吸入压力多大,体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与吸入压力成比例。
单级离心压缩机的压缩循环描绘在焓熵图中。单级离心压缩机需要的动力:
例如:将来自蒸发器的饱和水蒸汽从吸入状态p1=1.9 bar, t1=119 ℃压缩到p2= 2.7 bar, t2=161℃(压缩比 Π= 1.4)。压缩循环沿着多变曲线1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。对于蒸汽的比焓h2,通过压缩机内效率(等熵效率)的等式:在此温度下,它进入到蒸发器的加热器。基于被吸入蒸汽的量,kg/hr。hp 单位多变(有效)压缩功,kJ/kg。hs 单位等熵压缩功,kJ/kg。
压缩机的等熵效率(内效率)除其他因素之外,单位多变压缩功 hp取决于多方指数κ和吸入气体的摩尔质量M,以及吸入温度和要求的压升。对于原动机(电动机、燃气机、涡轮机等)的实际耦合功率,考虑了更大的机械损耗余量。叶轮由标准材料制造的单级离心压缩机能够获得压缩因子1.8的水蒸汽压升,如果采用钛等更高质量的材料,压缩因子可高达2.5。这样一来,终压力p2就是吸入压力p1的1.8倍,或2.5倍,这对应于饱和蒸汽温度升高约12-18K,温升可到30K,这取决于吸入压力。就蒸发技术而言,通常的做法是根据相应的水沸点温度来表示其压力。这样,有效温差就被直接表示出来。
mvr能流图
mvr能流图
机械蒸汽再压缩的原理
蒸发设备紧凑,占地面积小、所需空间也小。又可省去冷却系统。对于需要扩建蒸发设备而供汽,供水能力不足,场地不够的现有工厂,特别是低温蒸发需要冷冻水冷凝的场合,可以收到既节省投资又取得较好的节能效果。
设备整个加I热系统由于蒸汽加热均匀、料液为液膜式流动蒸发,所以具有传热效率高加热时间短等主要特点。如再配置热压泵,更具节能降耗,蒸汽耗量低、冷却水循环量低等优点。
2.物料沿管内壁向下加速加压流动蒸发,适应粘度较大的料液蒸发浓缩。
3.由于物料在每根管内成膜状蒸发,料液加热时间非常短,所以特别对食品蒸发浓缩非常有利,较大的保存了食品的营养成份。
4.蒸发过程在真空作用下,既保证了物料的卫生要求,同时保证了环保要求,同时大大降低了蒸发温度,加上配置热压泵,部份二次蒸汽经热压泵重新吸入与生蒸汽混合,既节约了生蒸汽,同时由于通过热压泵的蒸汽呈喷射雾状进入加热壳体,蒸汽迅速扩散,料液加热温和,所以适合热敏性物料的浓缩。
5.设备适用于发泡性物料蒸发浓缩,由于料液在加热管内成膜状蒸发,即形成汽液分离,同时在效体底部,料液大部份即被抽走,只有少部份料液与所有二次蒸汽进入分离器强化分离,料液整过程没有形成太大冲击,避免了泡沫的形成。
6.对于食品蒸发浓缩,设备可同时具备杀菌功能,物料先经预热,然后进入杀菌器,达到94度以上,维持24秒左右,即进入一效效体,物料迅速闪蒸,温度瞬间下降。
7.设备可配备CIP清洗系统,实现就地清洗,整套设备操作方便,无死角。
8.设备连续进出料。
9.设备可配置自动化系统,实现进料量自动控制,加热温度自动控制,出料浓度自动控制,清洗自动控制,还可配备突发停电、故障时对敏感性物料的保护措施。其它安全、报警等自动化操作、控制。
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