Laboratoriefordampere

I henhold til bevegelsen til løsningen i fordamperen er det:

Produktfunksjoner

Sirkulerende fordamper

Denne typen fordamper lar løsningen sirkulere i fordamperen. På grunn av ulike årsaker til sirkulasjon, kan den deles inn i to kategorier: naturlig sirkulasjon og tvungen sirkulasjon.
1. Sentral sirkulasjonsrørfordamper, også kjent som standard fordamper. Varmekammeret er sammensatt av vertikale rørbunter, med et sentralt sirkulasjonsrør med stor diameter i midten, og de andre varmerørene med mindre diameter kalles kokende rør. På grunn av den større størrelsen på det sentrale sirkulasjonsrøret, er varmeoverføringsoverflaten som opptas av en enhetsvolum av løsningen mindre enn den som opptas av en enhetsvolum av løsningen i det kokende røret. Dette betyr at oppvarmingsgraden av løsningen i det sentrale sirkulasjonsrøret og andre varmerør er forskjellig, noe som resulterer i en lavere tetthet av damp-væskeblandingen i kokerøret enn i det sentrale sirkulasjonsrøret. I tillegg vil den oppadgående sugeeffekten av stigende damp føre til at løsningen i fordamperen danner en sirkulerende strøm fra det sentrale sirkulasjonsrøret som går ned til det kokende røret som stiger. Denne typen syklus er hovedsakelig forårsaket av tetthetsforskjellen til løsningen, så det kalles naturlig syklus. Denne effekten er gunstig for å forbedre varmeoverføringseffektiviteten inne i fordamperen.
For å sikre god sirkulasjon av løsningen, er tverrsnittsarealet til det sentrale sirkulasjonsrøret generelt 40-100 % av det totale tverrsnittsarealet til andre varmerør; Høyden på varmerøret er vanligvis 1-2m; Diameteren på varmerøret er mellom 25-75 mm. Denne typen fordamper er mye brukt på grunn av sin kompakte struktur, enkle produksjon, god varmeoverføring og pålitelig drift. På grunn av strukturelle begrensninger er imidlertid ikke sykkelhastigheten høy. Ved kontinuerlig å sirkulere løsningen i varmekammeret, nærmer dens konsentrasjon alltid konsentrasjonen til den komplette løsningen, noe som resulterer i et høyt kokepunkt for løsningen og en reduksjon i den effektive temperaturforskjellen. Dette er en vanlig ulempe med sirkulerende fordampere. I tillegg er rengjøring og vedlikehold av utstyret ikke praktisk nok, så denne fordamperen er vanskelig å oppfylle produksjonskravene fullt ut.

2. For å overvinne ulempene med enkel krystallisering, avleiring og vanskelig rengjøring av fordampningsvæsken i den sirkulerende fordamperen, er det gjort en mer fornuftig forbedring av strukturen til standardfordamperen, som er den suspenderte kurvevaporatoren. Varmekammeret 4 er som en kurv, opphengt i den nedre delen av fordamperskallet, og erstattet av et sentralt sirkulasjonsrør med en ringformet kanal mellom ytterveggen av varmekammeret og innerveggen av fordamperen. Løsningen stiger langs midten av varmerøret og strømmer deretter nedover langs det ringformede gapet mellom ytterveggen av det opphengte kurvvarmekammeret og innerveggen til fordamperen for å danne en syklus. På grunn av at det ringformede gapet er omtrent 100 til 150 % av det totale tverrsnittsarealet til varmerøret, er løsningens sirkulasjonshastighet høyere enn for en standard fordamper, og når opp til 1,5 m/s. I tillegg kan varmekammeret til denne fordamperen fjernes fra toppen for vedlikehold eller utskifting, og varmetapet er også relativt lite. Dens største ulempe er dens komplekse struktur og høye metallforbruk per enhet varmeoverføringsareal.

3. Den naturlige sirkulasjonsfordamperen nevnt ovenfor har en sirkulasjonshastighet som ikke er høy nok, vanligvis under 1,5m/s. For å gjøre fordamperen mer egnet for fordamping av løsninger med høy viskositet, enkel krystallisering eller kraftig avleiring, og for å øke sirkulasjonshastigheten for oppløsningen for å forlenge driftssyklusen og redusere antall rengjøringstider.
Dens strukturelle funksjon er tillegget av et kokekammer på toppen av varmekammeret. Løsningen i varmekammeret koker ikke i varmerøret på grunn av det statiske trykket som tilføres av væskekolonnen i kokekammeret. Det kan først begynne å koke når det stiger til kokekammeret og trykket synker. Derfor beveger kokingen og fordampningen av løsningen seg fra varmekammeret til kokekammeret uten varmeoverføringsoverflate, og unngår dermed dannelse av krystaller eller skitt i varmerøret. I tillegg er tverrsnittsarealet til sirkulasjonsrøret til denne fordamperen omtrent 2-3 ganger det totale tverrsnittsarealet til varmerøret, og løsningens sirkulasjonshastighet kan nå 2,5 til 3 m/s eller mer, så den totale varmeoverføringskoeffisienten er også relativt høy. Den største ulempen med denne fordamperen er det store temperaturdifferansetapet forårsaket av væskekolonnens statiske trykkhøydeeffekt (se 6.3.1 for detaljer). For å opprettholde en viss effektiv temperaturforskjell kreves det et høyt trykk for å varme opp dampen. I tillegg er utstyret stort, forbruker mye materialer, og krever høye fabrikker. I tillegg til den naturlige sirkulasjonsfordamperen nevnt ovenfor, brukes også en tvungen sirkulasjonsfordamper ved fordampning av materialer med høy viskositet, lett krystallisering og avleiring. I denne fordamperen er sirkulasjonen av løsningen hovedsakelig avhengig av ekstern kraft, som tvinges til å strømme i en bestemt retning av en pumpe for å generere sirkulasjon. Størrelsen på sirkulasjonshastigheten kan kontrolleres ved å justere strømningshastigheten til pumpen, vanligvis over 2,5m/s. Varmeoverføringskoeffisienten til tvungen sirkulasjonsfordamper er også høyere enn for generell naturlig sirkulasjon. Men dens åpenbare ulempe er høyt energiforbruk, som krever omtrent 0,4-0,8 kW per kvadratmeter oppvarmingsområde.

Enveis-fordamper

Hovedtrekket til denne typenLaboratoriefordampereer at løsningen kun passerer gjennom varmekammeret én gang i fordamperen og slippes ut som en konsentrert væske uten sirkulerende strøm. Når løsningen passerer gjennom varmekammeret, flyter den i en filmform på rørveggen, så den er vanligvis kjent som en væskefilmfordamper. I henhold til de forskjellige strømningsretningene til materialene i fordamperen, er enkeltpassfordampere delt inn i følgende typer.
1. Varmekammeret til en stigende filmfordamper består av mange vertikale lange rør. Den ofte brukte diameteren på varmerøret er 25-50 mm, og forholdet mellom rørlengde og rørdiameter er omtrent 100-150. Etter forvarming innføres væsken fra bunnen av fordamperen og varmes opp i varmerøret, koker og fordamper raskt. Den genererte dampen stiger med høy hastighet i varmerøret. Egnet utløpsdamphastighet for normal trykkdrift er 20-50m/s, og for redusert trykkdrift kan damphastigheten nå 100-160m/s eller enda høyere. Løsningen drives av den stigende dampen, stiger i en film langs rørveggen og fortsetter å fordampe. Blandingen av damp og væske separeres i separator 2, og hele væsken slippes ut fra bunnen av separatoren, mens sekundærdampen slippes ut fra toppen. Det skal bemerkes at hvis mengden vann som fordampes fra væsken ikke er stor, vil det være vanskelig å oppnå den nødvendige damphastigheten, det vil si at den stigende filmfordamperen ikke er egnet for å fordampe konsentrerte løsninger; Den er heller ikke egnet for materialer med høy viskositet, lett krystallisering eller avskalering.

2. Forskjellen mellom fordamper med fallende film og fordamper med stigende film er at tilførselsvæsken tilsettes fra toppen av fordamperen, og under påvirkning av tyngdekraften danner den en film som nedstigning langs rørveggen, og fordamper og tykner under denne prosessen, og oppnår en konsentrert væske i bunnen. På grunn av den forskjellige filmdannende mekanismen fra den stigende filmfordamperen, kan den fallende filmfordamperen fordampe materialer med høyere konsentrasjon, viskositet (som i området 0,05-0,45Ns/m2) og termisk følsomhet. Men på grunn av den ujevne fordelingen av væskefilm inne i røret og den mindre varmeoverføringskoeffisienten sammenlignet med den stigende filmfordamperen, er den fortsatt ikke egnet for materialer som er utsatt for krystallisering eller avleiring.
På grunn av den filmlignende flyten av løsningen i enveisfordamperen, er den konvektive varmeoverføringskoeffisienten betydelig forbedret, slik at løsningen kan nå den nødvendige konsentrasjonen i én passasje gjennom varmekammeret uten ytterligere sirkulasjon. Derfor har den større fordeler enn sirkulasjonsfordamperen. Fordelene ved å ikke sirkulere løsningen inkluderer: (1) oppholdstiden til løsningen i fordamperen er svært kort, noe som gjør den spesielt egnet for fordampning av varmefølsomme materialer; (2) Konsentrasjonen av hele løsningen er ikke alltid nær konsentrasjonen av den ferdige væsken som i sirkulasjonstypen, så den effektive temperaturforskjellen til denne fordamperen er relativt stor. Dens største ulempe er at den er ganske følsom for svingninger i matebelastningen, og når utformingen eller driften ikke er egnet, er det ikke lett å danne en film. På dette tidspunktet vil den konvektive varmeoverføringskoeffisienten reduseres betydelig.

3. Skrapefordamperen har en varmedampkappe inne i fordamperskallet, som er utstyrt med roterbare blad eller skraper. Det finnes to typer skraper: fast type og rotortype. Avstanden mellom førstnevnte og innerveggen av skallet er 0,5-1,5 mm, mens gapet mellom sistnevnte og veggen varierer med antall omdreininger på rotoren. Væsken tilsettes langs tangentretningen fra den øvre delen av fordamperen (også lagt til materialbrettet koaksialt med skrapen). På grunn av tyngdekraften, sentrifugalkraften og virkningen av den roterende skraperen, danner løsningen en film med nedadgående rotasjon på den indre veggen av enheten, og fordampes og konsentreres under denne prosessen, og fullfører utslippet av væsken i bunnen. Denne typen fordamper er en enveis fordamper som bruker ekstern strøm for å danne en film. Dens enestående fordel er dens sterke tilpasningsevne til materialer og korte oppholdstid, vanligvis noen få sekunder eller titalls sekunder, noe som gjør den egnet for høy viskositet (som tanninekstrakt, honning osv.) og materialer som er utsatt for krystallisering, avskalering og varmefølsomhet. Men strukturen er kompleks og bruker mye strøm, og krever omtrent 1,5-3kW per kvadratmeter varmeoverføringsoverflate. I tillegg er prosesseringskapasiteten svært liten og kravene til produksjon og installasjon er høye.

Fordamper med direkte kontakt varmeoverføring

I faktisk produksjon,Laboratoriefordamperemed direkte kontakt varmeoverføring brukes noen ganger. Den blander drivstoff (vanligvis gass og olje) med luft og brenner det i et forbrenningskammer nedsenket i en løsning, og produserer høye-temperaturflammer og røyk som sprayes direkte inn i den fordampede løsningen gjennom dyser i bunnen av forbrenningskammeret. Høytemperaturgass og løsning kommer i direkte kontakt, mens varmeoverføring skjer for å fordampe og fordampe vann. Den resulterende vanndampen og eksosgassen slippes ut sammen fra toppen av fordamperen. Nedsenkingsdybden til forbrenningskammeret i løsningen er vanligvis 0,2-0,6 m, og temperaturen på gassen som kommer ut av forbrenningskammeret kan nå over 1000 grader . På grunn av direkte kontaktvarmeoverføring er varmeoverføringseffekten meget god og varmeutnyttelsesgraden høy. På grunn av mangelen på en fast varmeoverføringsvegg er strukturen enkel og spesielt egnet for fordampning av materialer som er utsatt for krystallisering, avleiring og korrosjon. Det har vært mye brukt i avfallssyrebehandling og fordampning av ammoniumsulfatløsning. Men hvis den fordampede væsken ikke tillates forurenset av røyk, er denne typen fordamper generelt ikke egnet. Og på grunn av tilstedeværelsen av en stor mengde røyk, er utnyttelsen av sekundær damp begrenset. I tillegg er munnstykket mer utsatt for skade på grunn av nedsenking i høytemperatur væske. Fra introduksjonen ovenfor kan det ses at det er mange strukturelle typer fordampere, hver med sine egne fordeler, ulemper og anvendelige situasjoner. Når du velger, er det første du må vurdere om det kan tilpasse seg prosessegenskapene til det fordampede materialet, inkludert dets viskositet, termiske følsomhet, korrosivitet, og om det er utsatt for krystallisering eller avleiring. Deretter kreves det å ha en enkel struktur, enkel produksjon, lavt metallforbruk, praktisk vedlikehold, god varmeoverføringseffekt og så videre.