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循環性蒸發器

       這一類型的蒸發器,溶液都在蒸發器中作循環流動。由于引起循環的原因不同,又可分為自然循環和強制循環兩類。

1.中央循環管式蒸發器這種蒸發器又稱作標準式蒸發器。它的加熱室由垂直管束組成,中間有一根直徑很大的中央循環管,其余管徑較小的加熱管稱為沸騰管。由于中央循環管較大,其單位體積溶液占有的傳熱面,比沸騰管內單位溶液所占有的要小,即中央循環管和其它加熱管內溶液受熱程度不同,從而沸騰管內的汽液混合物的密度要比中央循環管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,會使蒸發器中的溶液形成由中央循環管下降、由沸騰管上升的循環流動。這種循環,主要是由溶液的密度差引起,故稱為自然循環。這種作用有利于蒸發器內的傳熱效果的提高。

為了使溶液有良好的循環,中央循環管的截面積一般為其它加熱管總截面積的40~100%;加熱管高度一般為1~2m;加熱管直徑在25~75mm之間。這種蒸發器由于結構緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等優點,應用十分廣泛。但是由于結構上的限制,循環速度不大。加上溶液在加熱室中不斷循環,使其濃度始終接近完成液的濃度,因而溶液的沸點高,有效溫度差就減小。這是循環式蒸發器的共同缺點。此外,設備的清洗和維修也不夠方便,所以這種蒸發器難以完全滿足生產的要求。

2.懸筐式蒸發器為了克服循環式蒸發器中蒸發液易結晶、易結垢且不易清洗等缺點,對標準式蒸發器結構進行了更合理的改進,這就是懸筐式蒸發器。加熱室4象個籃筐,懸掛在蒸發器殼體的下部,并且以加熱室外壁與蒸發器內壁之間的環形孔道代替中央循環管。溶液沿加熱管中央上升,而后循著懸筐式加熱室外壁與蒸發器內壁間的環隙向下流動而構成循環。由于環隙面積約為加熱管總截面積的100至150%,故溶液循環速度比標準式蒸發器為大,可達1.5m/s。此外,這種蒸發器的加熱室可由頂部取出進行檢修或更換,而且熱損失也較小。它的主要缺點是結構復雜,單位傳熱面積的金屬消耗較多。

3.列文式蒸發器上述的自然循環蒸發器,其循環速度不夠大,一般均在1.5m/s以下。為使蒸發器更適用于蒸發粘度較大、易結晶或結垢嚴重的溶液,并提高溶液循環速度以延長操作周期和減少清洗次數。

       其結構特點是在加熱室上增設沸騰室。加熱室中的溶液因受到沸騰室液柱附加的靜壓力的作用而并不在加熱管內沸騰,直到上升至沸騰室內當其所受壓力降低后才能開始沸騰,因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室,從而避免了結晶或污垢在加熱管內的形成。另外,這種蒸發器的循環管的截面積約為加熱管的總截面積的2~3倍,溶液循環速度可達2.5至3 m/s以上,故總傳熱系數亦較大。這種蒸發器的主要缺點是液柱靜壓頭效應引起的溫度差損失(意義詳見6.3.1)較大,為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。此外,設備龐大,消耗的材料多,需要高大的廠房等。 除了上述自然循環蒸發器外,在蒸發粘度大、易結晶和結垢的物料時,還采用強制循環蒸發器。在這種蒸發器中,溶液的循環主要依靠外加的動力,用泵迫使它沿一定方向流動而產生循環。循環速度的大小可通過泵的流量調節來控制,一般在2.5m/s以上。強制循環蒸發器的傳熱系數也比一般自然循環的大。但它的明顯缺點是能量消耗大,每平方米加熱面積約需0.4~0.8kW。


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