Laboratoriefordampere

Ifølge opløsningens bevægelse i fordamperen er der:

Produktegenskaber

Cirkulerende fordamper

Denne type fordamper tillader opløsningen at cirkulere i fordamperen. På grund af forskellige årsager til cirkulation kan den opdeles i to kategorier: naturlig cirkulation og tvungen cirkulation.
1. Central cirkulationsrørfordamper, også kendt som standardfordamper. Dens varmekammer er sammensat af lodrette rørbundter med et centralt cirkulationsrør med stor diameter i midten, og de andre varmerør med mindre diameter kaldes kogende rør. På grund af den større størrelse af det centrale cirkulationsrør er varmeoverførselsfladen optaget af en enhedsvolumen opløsning mindre end den, der optages af en enhedsvolumen opløsning i det kogende rør. Det betyder, at opvarmningsgraden af ​​opløsningen i det centrale cirkulationsrør og andre varmerør er forskellig, hvilket resulterer i en lavere densitet af damp-væskeblandingen i kogerøret end i det centrale cirkulationsrør. Derudover vil den opadgående sugeeffekt af stigende damp få opløsningen i fordamperen til at danne en cirkulerende strøm fra det centrale cirkulationsrør, der falder ned til det kogende rør, der stiger. Denne form for cyklus er hovedsageligt forårsaget af densitetsforskellen i opløsningen, så det kaldes naturlig cyklus. Denne effekt er gavnlig for at forbedre varmeoverførselseffektiviteten inde i fordamperen.
For at sikre god cirkulation af opløsningen er tværsnitsarealet af det centrale cirkulationsrør generelt 40-100 % af det samlede tværsnitsareal af andre varmerør; Højden af ​​varmerøret er generelt 1-2m; Varmerørets diameter er mellem 25-75 mm. Denne type fordamper er meget udbredt på grund af dens kompakte struktur, lette fremstilling, gode varmeoverførsel og pålidelige drift. Men på grund af strukturelle begrænsninger er cykelhastigheden ikke høj. Ved kontinuerligt at cirkulere opløsningen i varmekammeret nærmer dens koncentration sig altid koncentrationen af ​​den komplette opløsning, hvilket resulterer i et højt kogepunkt for opløsningen og et fald i den effektive temperaturforskel. Dette er en almindelig ulempe ved cirkulerende fordampere. Derudover er rengøring og vedligeholdelse af udstyret ikke praktisk nok, så denne fordamper er svær at opfylde produktionskravene fuldt ud.

2. For at overvinde ulemperne ved let krystallisation, skældannelse og vanskelig rensning af fordampningsvæsken i den cirkulerende fordamper, er der foretaget en mere rimelig forbedring af strukturen af ​​standardfordamperen, som er den ophængte kurvevaporator. Varmekammeret 4 er som en kurv, ophængt i den nedre del af fordamperkappen og erstattet af et centralt cirkulationsrør med en ringformet kanal mellem varmekammerets ydervæg og fordamperens indervæg. Opløsningen stiger langs midten af ​​varmerøret og strømmer derefter nedad langs det ringformede mellemrum mellem ydervæggen af ​​det ophængte kurvvarmekammer og fordamperens indervæg for at danne en cyklus. Da det ringformede spalteareal er ca. 100 til 150 % af varmerørets samlede tværsnitsareal, er opløsningens cirkulationshastighed højere end for en standardfordamper og når op til 1,5 m/s. Derudover kan varmekammeret i denne fordamper fjernes fra toppen til vedligeholdelse eller udskiftning, og varmetabet er også relativt lille. Dens største ulempe er dens komplekse struktur og høje metalforbrug pr. enhed varmeoverførselsareal.

3. Den naturlige cirkulationsfordamper nævnt ovenfor har en cirkulationshastighed, der ikke er høj nok, generelt under 1,5m/s. For at gøre fordamperen mere egnet til fordampning af opløsninger med høj viskositet, let krystallisering eller kraftig afskalning, og for at øge opløsningens cirkulationshastighed for at forlænge driftscyklussen og reducere antallet af rengøringstider.
Dets strukturelle træk er tilføjelsen af ​​et kogekammer oven på varmekammeret. Opløsningen i varmekammeret koger ikke i varmerøret på grund af det statiske tryk, der tilføres af væskesøjlen i kogekammeret. Det kan først begynde at koge, når det stiger til kogekammeret, og trykket falder. Derfor bevæger kogningen og fordampningen af ​​opløsningen sig fra varmekammeret til kogekammeret uden en varmeoverførselsflade, hvorved der undgås dannelse af krystaller eller snavs i varmerøret. Derudover er tværsnitsarealet af cirkulationsrøret i denne fordamper ca. 2-3 gange varmerørets samlede tværsnitsareal, og opløsningens cirkulationshastighed kan nå 2,5 til 3 m/s eller mere, så den samlede varmeoverførselskoefficient er også relativt høj. Den største ulempe ved denne fordamper er det store temperaturforskeltab forårsaget af væskesøjlens statiske trykhøjdeeffekt (se 6.3.1 for detaljer). For at opretholde en vis effektiv temperaturforskel kræves et højt tryk til opvarmning af dampen. Derudover er udstyret stort, materialeforbruger og kræver høje fabrikker. Ud over den naturlige cirkulationsfordamper, der er nævnt ovenfor, anvendes en tvungen cirkulationsfordamper også ved fordampning af materialer med høj viskositet, let krystallisation og afskalning. I denne fordamper er opløsningens cirkulation hovedsageligt afhængig af ekstern strøm, som tvinges til at strømme i en bestemt retning af en pumpe for at generere cirkulation. Cirkulationshastighedens størrelse kan styres ved at justere pumpens flowhastighed, normalt over 2,5 m/s. Varmeoverførselskoefficienten for tvungen cirkulationsfordamper er også højere end den for generel naturlig cirkulation. Men dens åbenlyse ulempe er et højt energiforbrug, der kræver omkring 0,4-0,8 kW pr. kvadratmeter varmeareal.

En-vejsfordamper

Hovedtræk ved denne typeLaboratoriefordampereer, at opløsningen kun passerer gennem varmekammeret én gang i fordamperen og udledes som en koncentreret væske uden cirkulerende flow. Når opløsningen passerer gennem varmekammeret, flyder den i en filmform på rørvæggen, så den er almindeligvis kendt som en væskefilmfordamper. I henhold til de forskellige strømningsretninger af materialer i fordamperen er enkeltpasfordampere opdelt i følgende typer.
1. Varmekammeret i en stigende filmfordamper er sammensat af mange lodrette lange rør. Den almindeligt anvendte varmerørsdiameter er 25-50 mm, og forholdet mellem rørlængde og rørdiameter er cirka 100-150. Efter forvarmning indføres væsken fra bunden af ​​fordamperen og opvarmes i varmerøret, kogende og hurtigt fordampende. Den genererede damp stiger med høj hastighed i varmerøret. Den egnede udløbsdamphastighed til normal trykdrift er 20-50m/s, og for reduceret trykdrift kan damphastigheden nå 100-160m/s eller endnu højere. Opløsningen drives af den stigende damp, stiger i en film langs rørvæggen og fortsætter med at fordampe. Blandingen af ​​damp og væske separeres i separator 2, og hele væsken udledes fra bunden af ​​separatoren, mens den sekundære damp udledes fra toppen. Det skal bemærkes, at hvis mængden af ​​fordampet vand fra væsken ikke er stor, vil det være vanskeligt at opnå den nødvendige damphastighed, det vil sige, at den stigende filmfordamper ikke er egnet til at fordampe koncentrerede opløsninger; Det er heller ikke egnet til materialer med høj viskositet, let krystallisering eller afskalning.

2. Forskellen mellem faldende filmfordamper og stigende filmfordamper er, at fødevæsken tilsættes fra toppen af ​​fordamperen, og under påvirkning af tyngdekraften danner den en filmlignende nedstigning langs rørvæggen, og fordamper og tykner under denne proces, hvorved der opnås en koncentreret væske i bunden. På grund af den forskellige filmdannende-mekanisme fra den stigende filmfordamper, kan den faldende filmfordamper fordampe materialer med højere koncentration, viskositet (såsom i området 0,05-0,45Ns/m2) og termisk følsomhed. Men på grund af den ujævne fordeling af flydende film inde i røret og den mindre varmeoverførselskoefficient sammenlignet med den stigende filmfordamper, er den stadig ikke egnet til materialer, der er tilbøjelige til at krystallisere eller afskalning.
På grund af den filmlignende strøm af opløsningen i envejsfordamperen er den konvektive varmeoverførselskoefficient væsentligt forbedret, hvilket gør det muligt for opløsningen at nå den nødvendige koncentration i én passage gennem varmekammeret uden yderligere cirkulation. Derfor har den større fordele end cirkulationsfordamperen. Fordelene ved ikke at cirkulere opløsningen omfatter: (1) opløsningens opholdstid i fordamperen er meget kort, hvilket gør den særligt velegnet til fordampning af termofølsomme materialer; (2) Koncentrationen af ​​hele opløsningen er ikke altid tæt på koncentrationen af ​​den færdige væske som i cirkulationstypen, så den effektive temperaturforskel på denne fordamper er relativt stor. Dens største ulempe er, at den er ret følsom over for udsving i foderbelastningen, og når designet eller driften ikke er egnet, er det ikke let at danne en film. På dette tidspunkt vil den konvektive varmeoverførselskoefficient falde betydeligt.

3. Skrabefordamperen har en varmedampkappe inde i fordamperkappen, som er udstyret med roterbare blade eller skrabere. Der er to typer skrabere: fast type og rotortype. Afstanden mellem førstnævnte og skallens indervæg er 0,5-1,5 mm, mens afstanden mellem sidstnævnte og væggen varierer med antallet af omdrejninger af rotoren. Væsken tilsættes langs tangentretningen fra den øverste del af fordamperen (også tilføjet til materialebakken koaksialt med skraberen). På grund af tyngdekraften, centrifugalkraften og virkningen af ​​den roterende skraber danner opløsningen en film af nedadgående rotation på apparatets indervæg og fordampes og koncentreres under denne proces, hvilket fuldender udledningen af ​​væsken i bunden. Denne type fordamper er en envejs fordamper, der bruger ekstern strøm til at danne en film. Dens enestående fordel er dens stærke tilpasningsevne til materialer og korte opholdstid, normalt et par sekunder eller titusinder af sekunder, hvilket gør den velegnet til høj viskositet (såsom tanninekstrakt, honning osv.) og materialer, der er tilbøjelige til krystallisation, afskalning og varmefølsomhed. Men dens struktur er kompleks og bruger meget strøm, hvilket kræver omkring 1,5-3kW pr. kvadratmeter varmeoverførselsoverflade. Derudover er dens behandlingskapacitet meget lille, og kravene til fremstilling og installation er høje.

Fordamper med direkte kontakt varmeoverførsel

I den faktiske produktion,Laboratoriefordamperemed direkte kontakt bruges varmeoverførsel nogle gange. Det blander brændstof (normalt gas og olie) med luft og brænder det i et forbrændingskammer nedsænket i en opløsning, hvilket producerer høje-temperaturflammer og røg, der sprøjtes direkte ind i den fordampede opløsning gennem dyser i bunden af ​​forbrændingskammeret. Højtemperaturgas og opløsning kommer i direkte kontakt, mens varmeoverførsel sker for at fordampe og fordampe vand. Den resulterende vanddamp og udstødningsgas udledes sammen fra toppen af ​​fordamperen. Nedsænkningsdybden af ​​dets forbrændingskammer i opløsningen er generelt 0,2-0,6m, og temperaturen på gassen, der kommer ud af forbrændingskammeret, kan nå over 1000 grader. På grund af direkte kontakt varmeoverførsel er dens varmeoverførselseffekt meget god, og varmeudnyttelsesgraden er høj. På grund af manglen på en fast varmeoverførselsvæg er strukturen enkel og særdeles velegnet til fordampning af materialer, der er tilbøjelige til krystallisation, afskalning og korrosion. Det har været meget brugt i affaldssyrebehandling og fordampning af ammoniumsulfatopløsning. Men hvis den fordampede væske ikke må forurenes af røg, så er denne type fordamper generelt ikke egnet. Og på grund af tilstedeværelsen af ​​en stor mængde røg er udnyttelsen af ​​sekundær damp begrænset. Derudover er dysen mere tilbøjelig til at blive beskadiget på grund af nedsænkning i højtemperaturvæske. Fra ovenstående introduktion kan det ses, at der er mange strukturelle typer af fordampere, hver med sine egne fordele, ulemper og anvendelige situationer. Når du vælger, er den første ting at overveje, om det kan tilpasse sig procesegenskaberne for det fordampede materiale, herunder dets viskositet, termiske følsomhed, korrosivitet, og om det er tilbøjeligt til krystallisering eller afskalning. Derefter er det nødvendigt at have en enkel struktur, nem fremstilling, lavt metalforbrug, bekvem vedligeholdelse, god varmeoverførselseffekt og så videre.