Laboratorieindunstare

Enligt lösningens rörelse i förångaren finns det:

Produktegenskaper

Cirkulerande förångare

Denna typ av förångare tillåter lösningen att cirkulera i förångaren. På grund av olika orsaker till cirkulationen kan den delas in i två kategorier: naturlig cirkulation och forcerad cirkulation.
1. Central cirkulationsrörsförångare, även känd som standardförångare. Dess värmekammare är sammansatt av vertikala rörbuntar, med ett centralt cirkulationsrör med stor diameter i mitten, och de andra värmerören med mindre diameter kallas kokande rör. På grund av den större storleken på det centrala cirkulationsröret är värmeöverföringsytan som upptas av en volymenhet lösning mindre än den som upptas av en enhetsvolym lösning i det kokande röret. Detta innebär att uppvärmningsgraden för lösningen i det centrala cirkulationsröret och andra värmerör är annorlunda, vilket resulterar i en lägre densitet av ång-vätskeblandningen i kokröret än i det centrala cirkulationsröret. Dessutom kommer den uppåtriktade sugeffekten av stigande ånga att göra att lösningen i förångaren bildar ett cirkulerande flöde från det centrala cirkulationsröret som sjunker till det kokande röret som stiger. Denna typ av cykel orsakas huvudsakligen av lösningens densitetsskillnad, så den kallas naturlig cykel. Denna effekt är fördelaktig för att förbättra värmeöverföringseffektiviteten inuti förångaren.
För att säkerställa god cirkulation av lösningen är tvärsnittsarean för det centrala cirkulationsröret i allmänhet 40-100 % av den totala tvärsnittsarean för andra värmerör; Värmerörets höjd är i allmänhet 1-2m; Värmerörets diameter är mellan 25-75 mm. Denna typ av förångare används ofta på grund av dess kompakta struktur, enkla tillverkning, goda värmeöverföring och pålitliga drift. Men på grund av strukturella begränsningar är cykelhastigheten inte hög. Genom att kontinuerligt cirkulera lösningen i uppvärmningskammaren närmar sig dess koncentration alltid den för hela lösningen, vilket resulterar i en hög kokpunkt för lösningen och en minskning av den effektiva temperaturskillnaden. Detta är en vanlig nackdel med cirkulerande förångare. Dessutom är rengöring och underhåll av utrustningen inte tillräckligt bekväma, så denna förångare är svår att helt uppfylla produktionskraven.

2. För att övervinna nackdelarna med enkel kristallisation, avsättning och svår rengöring av förångningsvätskan i den cirkulerande förångaren, har en mer rimlig förbättring gjorts av strukturen hos standardförångaren, som är den upphängda korgförångaren. Värmekammaren 4 är som en korg, upphängd i den nedre delen av förångarskalet och ersatt av ett centralt cirkulationsrör med en ringformig kanal mellan värmekammarens yttervägg och förångarens innervägg. Lösningen stiger längs mitten av värmeröret och strömmar sedan nedåt längs den ringformiga spalten mellan ytterväggen av den upphängda korgvärmekammaren och förångarens innervägg för att bilda en cykel. På grund av att den ringformade spaltarean är ungefär 100 till 150 % av värmerörets totala tvärsnittsarea, är lösningens cirkulationshastighet högre än för en standardförångare och når upp till 1,5 m/s. Dessutom kan värmekammaren i denna förångare tas bort från toppen för underhåll eller utbyte, och värmeförlusten är också relativt liten. Dess största nackdel är dess komplexa struktur och höga metallförbrukning per enhet värmeöverföringsyta.

3. Den naturliga cirkulationsförångaren som nämns ovan har en cirkulationshastighet som inte är tillräckligt hög, vanligtvis under 1,5 m/s. För att göra förångaren mer lämpad för förångning av lösningar med hög viskositet, lätt kristallisering eller kraftig avlagring, och för att öka lösningens cirkulationshastighet för att förlänga driftscykeln och minska antalet rengöringstider.
Dess strukturella egenskap är tillägget av en kokkammare ovanpå värmekammaren. Lösningen i värmekammaren kokar inte i värmeröret på grund av det statiska trycket som tillförs av vätskekolonnen i kokkammaren. Det kan bara börja koka när det stiger till kokkammaren och trycket minskar. Därför rör sig kokningen och förångningen av lösningen från värmekammaren till kokkammaren utan en värmeöverföringsyta, vilket undviker bildning av kristaller eller smuts i värmeröret. Dessutom är tvärsnittsarean för cirkulationsröret i denna förångare cirka 2-3 gånger värmerörets totala tvärsnittsarea, och lösningens cirkulationshastighet kan nå 2,5 till 3 m/s eller mer, så den totala värmeöverföringskoefficienten är också relativt hög. Den största nackdelen med denna förångare är den stora temperaturskillnadsförlusten som orsakas av vätskekolonnens statiska tryckhöjdseffekt (se 6.3.1 för detaljer). För att upprätthålla en viss effektiv temperaturskillnad krävs ett högt tryck för uppvärmning av ångan. Dessutom är utrustningen stor, förbrukar mycket material och kräver höga fabriker. Förutom den naturliga cirkulationsindunstaren som nämnts ovan, används även en forcerad cirkulationsindunstare vid indunstning av material med hög viskositet, lätt kristallisation och avskalning. I denna förångare är cirkulationen av lösningen huvudsakligen beroende av extern kraft, som tvingas strömma i en viss riktning av en pump för att generera cirkulation. Storleken på cirkulationshastigheten kan styras genom att justera pumpens flöde, vanligtvis över 2,5 m/s. Värmeöverföringskoefficienten för den forcerade cirkulationsförångaren är också högre än den för allmän naturlig cirkulation. Men dess uppenbara nackdel är hög energiförbrukning, som kräver cirka 0,4-0,8 kW per kvadratmeter uppvärmningsyta.

Enkel-förångare

Huvuddragen i denna typ avLaboratorieindunstareär att lösningen endast passerar genom värmekammaren en gång i förångaren och släpps ut som en koncentrerad vätska utan cirkulerande flöde. När lösningen passerar genom uppvärmningskammaren flyter den i filmform på rörväggen, så den är allmänt känd som en vätskefilmindunstare. Beroende på de olika flödesriktningarna för material i förångaren är enkelpassageförångare indelade i följande typer.
1. Uppvärmningskammaren i en förångare med stigande film är sammansatt av många vertikala långa rör. Den vanligen använda värmerörets diameter är 25-50 mm, och förhållandet mellan rörlängd och rördiameter är ungefär 100-150. Efter förvärmning införs vätskan från botten av förångaren och värms upp i värmeröret, kokar och förångas snabbt. Den alstrade ångan stiger med hög hastighet i värmeröret. Den lämpliga utloppsånghastigheten för normal tryckdrift är 20-50m/s, och för reducerad tryckdrift kan ånghastigheten nå 100-160m/s eller ännu högre. Lösningen drivs av den stigande ångan, stiger i en film längs rörväggen och fortsätter att avdunsta. Blandningen av ånga och vätska separeras i separator 2, och hela vätskan släpps ut från botten av separatorn, medan den sekundära ångan släpps ut från toppen. Det bör noteras att om mängden vatten som förångas från vätskan inte är stor, kommer det att vara svårt att uppnå den erforderliga ånghastigheten, det vill säga att den stigande filmförångaren inte är lämplig för förångning av koncentrerade lösningar; Det är inte heller lämpligt för material med hög viskositet, lätt kristallisation eller skalning.

2. Skillnaden mellan förångare med fallande film och förångare med stigande film är att matningsvätskan tillsätts från toppen av förångaren, och under inverkan av gravitationen bildar den en filmliknande nedstigning längs rörväggen, och avdunstar och tjocknar under denna process, vilket ger en koncentrerad vätska i botten. På grund av den olika filmbildande mekanismen från den stigande filmförångaren, kan den fallande filmförångaren förånga material med högre koncentration, viskositet (som i intervallet 0,05-0,45Ns/m2) och termisk känslighet. Men på grund av den ojämna fördelningen av vätskefilm inuti röret och den lägre värmeöverföringskoefficienten jämfört med den stigande filmförångaren, är den fortfarande inte lämplig för material som är benägna att kristallisera eller avskala.
På grund av det filmliknande flödet av lösningen i envägsförångaren, förbättras den konvektiva värmeöverföringskoefficienten avsevärt, vilket gör att lösningen kan nå den erforderliga koncentrationen i en passage genom uppvärmningskammaren utan ytterligare cirkulation. Därför har den större fördelar än cirkulationsförångaren. Fördelarna med att inte cirkulera lösningen inkluderar: (1) uppehållstiden för lösningen i förångaren är mycket kort, vilket gör den särskilt lämplig för avdunstning av värmekänsliga material; (2) Koncentrationen av hela lösningen är inte alltid nära koncentrationen av den färdiga vätskan som i cirkulationstypen, så den effektiva temperaturskillnaden för denna förångare är relativt stor. Dess största nackdel är att den är ganska känslig för fluktuationer i matningsbelastningen, och när designen eller driften inte är lämplig är det inte lätt att bilda en film. Vid denna tidpunkt kommer den konvektiva värmeöverföringskoefficienten att minska avsevärt.

3. Skrapevaporatorn har en värmande ångmantel inuti förångarens skal, som är utrustad med roterbara blad eller skrapor. Det finns två typer av skrapor: fast typ och rotortyp. Avståndet mellan den förra och skalets innervägg är 0,5-1,5 mm, medan gapet mellan den senare och väggen varierar med rotorns varvtal. Vätskan tillsätts längs tangentriktningen från den övre delen av förångaren (även tillsatt till materialbrickan koaxiellt med skrapan). På grund av tyngdkraften, centrifugalkraften och den roterande skrapans verkan bildar lösningen en film av nedåtrotation på enhetens innervägg och förångas och koncentreras under denna process, vilket slutför utsläppet av vätskan i botten. Denna typ av förångare är en envägsförångare som använder extern kraft för att bilda en film. Dess enastående fördel är dess starka anpassningsförmåga till material och korta uppehållstid, vanligtvis några sekunder eller tiotals sekunder, vilket gör den lämplig för hög viskositet (som tanninextrakt, honung, etc.) och material som är benägna att kristallisera, fjällning och värmekänslighet. Men dess struktur är komplex och förbrukar mycket ström, vilket kräver cirka 1,5-3kW per kvadratmeter värmeöverföringsyta. Dessutom är dess bearbetningskapacitet mycket liten och kraven på tillverkning och installation är höga.

Förångare med direktkontakt värmeöverföring

I verklig produktion,Laboratorieindunstaremed direktkontakt används ibland värmeöverföring. Den blandar bränsle (vanligtvis gas och olja) med luft och bränner det i en förbränningskammare nedsänkt i en lösning, vilket producerar lågor med hög-temperatur och rök som direkt sprutas in i den förångade lösningen genom munstycken i botten av förbränningskammaren. Högtemperaturgas och lösning kommer i direkt kontakt, medan värmeöverföring sker för att avdunsta och förånga vatten. Den resulterande vattenångan och avgaserna släpps ut tillsammans från toppen av förångaren. Nedsänkningsdjupet för dess förbränningskammare i lösningen är vanligtvis 0,2-0,6 m, och temperaturen på gasen som lämnar förbränningskammaren kan nå över 1000 grader . På grund av direktkontaktvärmeöverföring är dess värmeöverföringseffekt mycket god och värmeutnyttjningsgraden hög. På grund av avsaknaden av en fast värmeöverföringsvägg är strukturen enkel och särskilt lämpad för avdunstning av material som är benägna att kristallisera, avlagringar och korrosion. Det har använts i stor utsträckning vid behandling av avfallssyra och förångning av ammoniumsulfatlösning. Men om den förångade vätskan inte tillåts förorenas av rök, är denna typ av förångare i allmänhet inte lämplig. Och på grund av närvaron av en stor mängd rök är användningen av sekundär ånga begränsad. Dessutom är munstycket mer benäget att skadas på grund av nedsänkning i högtemperaturvätska. Från ovanstående introduktion kan man se att det finns många strukturella typer av förångare, var och en med sina egna fördelar, nackdelar och tillämpliga situationer. När man väljer är det första man bör överväga om det kan anpassa sig till processegenskaperna hos det förångade materialet, inklusive dess viskositet, termiska känslighet, korrosivitet och om det är benäget att kristallisera eller avfjädras. Då krävs det en enkel struktur, enkel tillverkning, låg metallförbrukning, bekvämt underhåll, bra värmeöverföringseffekt och så vidare.