蒸发就是用加热的方法,将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况,使部分溶剂汽化并被移除,从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用海水蒸发器蒸发操作有以下几种场合:1.浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等。2.同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等。3.为了获得纯净的溶剂,例如海水淡化等。总之,在化学工业、食品工业、制药等工业中,专业海水蒸发器蒸发操作被广泛应用。
循环型(非膜式)海水蒸发器中央循环管截面积一般为加热管总截面积的40~100%,循环速度:0.4~0.5m/s以下,适宜用于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液。悬筐式海水蒸发器的环形截面积一般为加热管总截面积的100150%,循环速度:1.0~1.5m/s之间,适宜用于蒸发有晶体的溶液。缺点是设备耗材量大、占地面大、加热管内的溶液滞留量大。列文蒸发器:循环管截面积一般为加热管总截面积的200350%,阻力小,循环速度高达2.0~3.0m/s,适宜处理晶体析出或易结垢的溶液。强制循环蒸发器:循环速度高达2.0~5.0m/s。处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。升膜蒸发器:加热管长径比为100~150,管径为25~50m。二次蒸汽在加热管内的速度为20~50m/s,减压下为100~160m/s 处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。
干式蒸发器的制冷剂在管内流动,水在管簇外流动。制冷剂流动通常有几个流程,由于制冷剂液体的逐渐气化,通常越向上,其流程管数越多。为了增加水侧换热,在专业海水蒸发器内传热管的外侧设有若干个折流板,使水多次横掠管簇流动干式蒸发器的优点:(1)润滑油随制冷剂进入压缩机,一般不存在积油问题;(2)充灌的制冷剂少,一般只有满液式的1/3左右;(3)蒸发温度t0在0℃附近时,水不会冻结。使用这种专业海水蒸发器必须注意:(1)制冷剂有多个流程,在端盖转弯处如处理不好会产生积液,从而使进入下一个流程的液体分配不均匀,影响传热效果;(2)水侧存在泄漏问题,由于折流板外缘与壳体间一般有1~3mm间隙,与传热管之间有2mm左右的间隙,因而会引起水的泄漏。实践证明,水的泄漏会引起水侧换热系数降低20%~30%。
化工废水海水蒸发器的结构型式很多,不管哪种,在设计和制作时一定要使制冷剂蒸汽能很快离开传热 表面和保持合理的液面高度,有效的充分利用传热表面。制冷剂液体节流时产生的少量蒸汽可通过汽液分离设备使汽体与液体分离,只将分离掉汽体的液体送人蒸发器内吸热,以提高海水蒸发器的传热效果。液体如能在润湿的加热表面上汽化沸腾,则汽泡根部细小,形成汽泡的体积不大,汽泡容易离开加热表面而上升。若液体不能在润湿的加热表面上汽化沸腾,则形成的汽泡体积较大、 根部也较大,汽化核心数目将减少。这时产生的汽泡就会聚集在加热表面上,并沿着加热表面 发展产生汽膜,致使热阻增大,放热系数下降。常用的一些制冷剂液体均具有良好的润湿性 能,因此具有良好的放热性能。氨比氟里昂的润湿性能更好。
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