蒸發(fā)就是用加熱的方法,將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液加熱至沸騰狀況,使部分溶劑汽化并被移除,從而提高溶劑中溶質(zhì)濃度的單元操作。工業(yè)生產(chǎn)中應用蒸發(fā)操作有以下幾種場合
自然蒸發(fā):即溶液在低于沸點溫度下蒸發(fā),如海水曬鹽,這種情況下,因溶劑僅在溶液表面汽化,溶劑汽化速率低。
沸騰蒸發(fā):將溶液加熱至沸點,使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。工業(yè)上的蒸發(fā)操作基本上皆是此類。
降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于,料液是從蒸發(fā)器的頂部加入,在重力作用下沿管壁成膜狀下降,并在此過程中蒸發(fā)增濃,在其底部得到濃縮液。由于成膜機理不同于升膜式蒸發(fā)器,故降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大(例如在0.05~0.45Ns/m2范圍內(nèi))、熱敏性的物料。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻,傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小,仍不適用易結晶或易結垢的物料。
實際生產(chǎn)中,有時還應用直接接觸傳熱的蒸發(fā)器。它是將燃料(通常為煤氣和油)與空氣混合后,在浸于溶液中的燃燒室內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸,同時進行傳熱使水分蒸發(fā)汽化,產(chǎn)生的水汽和廢煙氣一起由蒸發(fā)器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2~0.6m,出燃燒室的氣體溫度可達1000℃以上。因是直接觸接傳熱,故它的傳熱效果很好,熱利用率高。由于不需要固定的傳熱壁面,故結構簡單,特別適用于易結晶、結垢和具有腐蝕性物料的蒸發(fā)。在廢酸處理和硫酸銨溶液的蒸發(fā)中,它已得到廣泛應用。但若蒸發(fā)的料液不允許被煙氣所污染,則該類蒸發(fā)器一般不適用。而且由于有大量煙氣的存在,限制了二次蒸氣的利用。此外噴嘴由于浸沒在高溫液體中,較易損壞。從上介紹可以看出,蒸發(fā)器的結構型式很多,各有其優(yōu)缺點和適用的場合。在選型時,要看它能否適應所蒸發(fā)物料的工藝特性,包括物料的粘性、熱敏性、腐蝕性以及是否容易結晶或結垢等,然后再要求其結構簡單、易于制造、金屬消耗量少,維修方便、傳熱效果好等等。
冰庫蒸發(fā)器蒸發(fā)面積的計算與其他冷間蒸發(fā)器的計算方法相同。也可根據(jù)冰庫凈面積來選配,一般按一平方米面積配0.6~0.7m2蒸發(fā)面積。冰庫溫度應根據(jù)所貯冰的品種確定,貯存鹽水冰的冰庫其溫度應為-4℃,貯存碎冰的冰庫溫度應為-18~-15℃。在設計制冷系統(tǒng)管道時,應考慮制冰機不生產(chǎn)時冰庫仍能降溫。蒸發(fā)器的融霜方式可采用人工掃霜。
在設置蒸發(fā)器時對于建筑凈高在6m以下的冰庫可不設墻排管,但頂排管分散布滿,建筑凈高在6m或6m的冰庫應設墻排管不得采用翅片管,以防止堆碼冰垛式撞壞。
管板受介質(zhì)及焊接應力的影響,及易出現(xiàn)滲漏串液及腐蝕現(xiàn)象,致使設備功能下降,嚴重影響企業(yè)正常生產(chǎn)。若處理不及時,不但會導致設備報廢,甚至造成重大的生產(chǎn)事故。
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