浅谈卧式旋转管蒸发器技術

摘要:通過對比幾種蒸發器特點,臥式旋轉管蒸發器具有很多明顯的優點,如傳熱系數高、不易結垢、單台面積較大等獨特的結構特點。與其它用于高粘度的蒸發設備相比具有體積小、節省占地空間、能耗較低,適用于高粘度物料蒸發,蒸發強度20~25kg/m2·h。
关键词:蒸发器 旋转加热 粘度 料液

 
一、引言
 
蒸發器是重要的化工設備之一,廣泛應用于化學、制藥、食品、有色冶金等中文字幕亚洲。目前,常用的間壁傳熱式蒸發器,按溶液在蒸發器中停留的情況,大致可分爲循環型和單程型兩大類。目前市場上常見的升膜式、降膜式蒸發器,該類膜式蒸發器主要用于粘度較小、比重小等物料的蒸發。由于蒸發過程中往往會有料液粘度大、易堵塞、易結垢等情況,爲了克服該類物料易結垢、不易清洗等特點,優化一種針對粘度大、易堵塞、易結垢的物料蒸發特點的蒸發器結構,是生産迫在眉睫的問題。臥式旋轉管式蒸發器即爲適用于該特點物料的一種蒸發裝置。
 
二、工作原理
 
料液在進入蒸發器中通過旋轉管組件加熱,受熱蒸發,産生的二次蒸汽經頂部進入分離室,將液體分離後進入冷凝器。冷凝液進入冷凝水罐由泵送出,冷凝水罐接真空泵,抽真空保證蒸發過程真空度,使物料不被破壞。
 
 
 
 
(工作簡圖見圖1)
 
蒸汽由转轴中心管 圖 1 一端进入空心轴,到另一端进入加热管,汽凝液由中心管套管通
 
向三向接頭排除,另一路蒸汽進入半夾套。蒸汽進入中間管道後在進入圓周支管,加熱組件做旋轉運動,增加了與料液的接觸面積,由于加熱組件一直在做旋轉運動,故粘稠的料液不易結垢。
 
三、與其他蒸發器比較
 
目前,針對粘度大、易堵塞、易結垢的物料蒸發采用的主要是兩種設備,一是攪拌罐,另一個是立式旋轉刮膜蒸發器。
 
1. 攪拌罐濃縮設備。攪拌罐工作原理是物料進入罐內,蒸汽進入夾套層,用攪拌增強傳熱效果,攪拌槳結構簡單,其關鍵環節在于夾層面積的大小,攪拌器的結構形式和物料出口形式,罐體內高精度抛光,以及罐體內清洗無死角的要求來滿足工藝使用條件。並具有操作簡單、使用方便等特點,是理想的投資少、投産快、收益高的化工設備。但由于攪拌罐單位體積的面積比較小,作爲蒸發設備用,其面積利用效率低,而且隨體積增大其值更小,若選用體積過大,將使蒸發時間延長,對物料的破壞較大。因此,爲保證産量,往往要選用多台設備。
 
攪拌罐是單罐間斷蒸發。對于真空濃縮所需真空度不好保證,需要配套真空泵多,電耗高,氣耗大。生産成本較高。
 
2. 立式旋轉刮膜蒸發器。立式旋轉刮膜蒸發器外殼內帶有加熱蒸汽夾套,其內裝有可旋轉的葉片即刮板。刮板有固定式和轉子式兩種,前者與殼體內壁的間隙爲0.5~1.5mm,後者與器壁的間隙隨轉子的轉數而變。料液由蒸發器上部沿切線方向加入(亦有加**與刮板同軸的甩料盤上的)。由于重力、離心力和旋轉刮板刮帶作用,溶液在器內壁形成下旋的薄膜,並在此過程中被蒸發濃縮,完成液在底部排出。這種蒸發器是一種利用外加動力成膜的單程型蒸發器,其突出優點是對物料的適應性很強,且停留時間短,一般爲數秒或幾十秒,故可適應于高粘度(如栲膠、蜂蜜等)和易結晶、結垢、熱敏性的物料。此類設備的傳熱系數高,效率高,但其結構複雜,動力消耗大,每平方米傳熱面約需1.5~3kW。此外,同樣也由于單台的面積小,故投資大,料液的濃度控制較難,且該設備制造安裝要求高。
 
臥式旋轉管蒸發器是集以上兩種設備優點後優化設計而成。
 
四、結構組成及特點
 
它主要由三向接頭1、加熱旋轉組件2、半夾套3、筒體4、減速機構5、電機6等組成。所述加熱旋轉管2軸向設置在殼體3內,與筒體3外部的減速機構6、電機5連接(見圖3)。所述旋轉加熱管組件爲一系列管路組件,由轉動軸、2個環管、導通管、多根加熱
拉管組成(見圖2)。
轉動軸爲空心軸,在轉  2 動軸上焊接進氣管與冷凝水出管,蒸汽由中心管進入導流管與圓
 
周环管导通,由环管进入加热管。蒸汽冷凝水进入中心管与空心转轴之间的夹层经三向接头流出。空心转轴与蒸汽进口管有隔板,保证冷凝水与蒸汽之间不短路(结构示意圖见圖3)。
 
 
 
 
 
圖 3
 
臥式旋轉管蒸發器的操作較靈活,可以將全部加熱管埋入料液中,也可以部分加熱管露出料液。可以連續操作也可以間隙操作。當間隙操作或部分加熱管露出料液時,這時下部(液下)蒸發過程類似大容積加熱管沈沒式蒸發。上部露出料液面類似膜蒸發。由于加熱部件不停轉動,兩相流體被攪動強烈,蒸發與冷凝膜系數都較大。即使應用于高粘度料液蒸發強度仍可達20~25Kg/m2·h。
 
該臥式旋轉管蒸發器徑向可布置多層加熱管,周向按一定管間距每周可布置多根加熱管,因此,同單位體積加熱面積比大,單台傳熱面積大,一台臥式旋轉管蒸發器可代替多台攪拌罐或旋轉刮膜蒸發器。而且由于加熱元件在液體中旋轉運動,管壁被不斷沖刷,故結垢很輕,加熱拉管空間大,不會發生堵塞。該設備可連續蒸發,進料出料無間歇。由于其以上獨特的結構特點,該設備具有體積小、節省占地空間、能耗低等優點。
 
五、結論
 
化工生産過程中會有粘稠、易結垢的物料需要蒸發,可采用該類型臥式旋轉管蒸發器。該類設備目前應用不多,如果開發研制成一系列型號設備,對很多企業單位濃縮蒸發操作會有很大提高改善。
 
參考文獻:
 
[1]《化工原理》(新版)上冊天津大學出版社
 
[2]《化工設計》陳聲宗主編化學工業出版社
 
作者簡介:
 
韓志潔,畢業于鄭州工業高等專科學校(現河南工業大學)計算機輔助機械設計專業。後繼續教育于鄭州大學機械工程專業。現工作于鄭州拓洋實業有限公司從事設備維護管理工作。

 
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