薄膜蒸發(fā)器傳熱蒸發(fā)性能的實驗研究

時間：2024-12-24作者：杭州川一實驗儀器有限公司瀏覽：146

薄膜蒸發(fā)器（Thin film evaporator）是一種蒸發(fā)器的類型，特點是物料液體沿加熱管壁呈膜狀流動而進行傳熱和蒸發(fā)，優(yōu)點是傳熱，蒸發(fā)速度快，物料停留時間短，因此適合熱敏性物質(zhì)的蒸發(fā)。
按照成膜原因及流動方向不同，可分為升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、刮膜蒸發(fā)器三種類型。薄膜蒸發(fā)器機組由蒸發(fā)器、汽液分離器、預熱器三個部件和一只簡易分離器組成，蒸發(fā)器為升膜式列管換熱器。該蒸發(fā)器具有生產(chǎn)能力大、、物料受熱時間短等特點，適用于制藥、食品、化工等行業(yè)的稀溶液濃縮，本設備與物料接觸部分均采用不銹鋼制造，具有良好的耐腐蝕性能，經(jīng)久，符合藥品衛(wèi)生要求。

性能特點：

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yi定的壓差。在一般的蒸發(fā)器中，這種壓力降（常是比較高的，有時甚**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5mmHg。
操作溫度低：
由于上述特性，這使得蒸發(fā)過程可以保持在較高真空度條件下進行。由于真空度的提高，與之相應的物料沸點降低，因此，操作可以在較低溫度下進行，降低了產(chǎn)品的熱分解。
受熱時間短：
由于刮板式薄膜蒸發(fā)器的*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)品不會滯留在蒸發(fā)器表面。因此，適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。
蒸發(fā)強度高：
物料沸點的降低，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，在這過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)過程也能平穩(wěn)蒸發(fā)。 它還能成功地應用于含聚合、結(jié)垢等情況物料的蒸發(fā)和蒸餾

薄膜蒸發(fā)器由于其刮板的機械刮擦成膜作用,使處理的物料在蒸發(fā)表面停留時間短而受熱效果好,適用于蒸發(fā)濃縮高粘性、熱敏性或易結(jié)晶物料,已經(jīng)廣泛應用于化工、醫(yī)療、食品及輕工等行業(yè)1-3)。國內(nèi)外對薄膜蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)和蒸發(fā)效率進行了大量的實驗室研究,但由于蒸發(fā)傳熱及刮板刮擦成膜的復雜性,用于蒸發(fā)設計計算的液膜側(cè)傳熱系數(shù)主要是液膜受熱的數(shù)據(jù)。對蒸發(fā)器的蒸發(fā)實驗多以水為介質(zhì),有關(guān)粘性料液的傳熱數(shù)據(jù)則報道較少。筆者通過數(shù)值模擬分析表明,薄膜蒸發(fā)器內(nèi)粘性料液和純物質(zhì)水的速度分布存在差異，粘性料液薄膜內(nèi)尚沒有形成明顯的傳遞邊界。對高粘度料液而言,基于堿液蒸發(fā)濃縮開發(fā)的機械攪拌式薄膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)從動量和熱量傳遞角度而言,尚有進一步優(yōu)化設計的余地。
本文在自行研制的F=0.4㎡薄膜蒸發(fā)器實驗測試裝置的基礎上,通過改變薄膜蒸發(fā)器的操作參數(shù)對純物質(zhì)水及**溶液進行傳熱蒸發(fā)實驗,進一步探討各工藝操作參數(shù)及料液粘性對傳熱蒸發(fā)性能的影響,與數(shù)值模擬結(jié)果進行比較,從而為薄膜蒸發(fā)器設備從結(jié)構(gòu)和操作工藝上進行優(yōu)化奠定基礎。


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