《压力容器结构与制造》课件-蒸发器结构与原理

蒸发器分类与结构定义与分类循环型蒸发器单程型蒸发器123目录CONTENTS素质目标1.以蒸发器关乎节能，培育科技创新的意识。2.减少能源消耗、降低碳排放具有重要意义，培养节约意识知识目标1.理解蒸发器的作用分类；2.掌握蒸发器的结构原理。能力目标1.能选择合适的蒸发器；教学目标一、定义与分类定义蒸发是指将溶液加热,使其中部分溶剂汽化而提高溶液的浓度或使溶液浓缩到饱和而析出溶质的操作。蒸发的特点是溶剂有挥发性,溶质没有挥发性,蒸发过程中溶质没有相变。其目的是使溶液浓缩或回收溶剂。用于进行蒸发操作的设备称为蒸发器,蒸发器广泛应用于化工、食品行业,在环保行业也有应用。定义与分类二级标题蒸发分类1.按操作压力分蒸发器分为常压、加压和减压三类。减压状态下进行的蒸发器又称为真空蒸发器。2.按溶液在蒸发器中的运动状况分蒸发器分为循环型、单程型、直接接触型三类定义与分类二级标题蒸发用途(1)制取液体产品。烧碱生产，蒸发18%的NaOH，到32%，作为成品碱。

(2)生产固体产品。将稀溶液浓缩达到饱和状态，然后冷却使溶质结晶与溶液分离，从而获得固粒产品。例如，食盐精制、制糖、制药等。(3)制取纯溶剂。采用蒸发方法使溶剂汽化并冷凝，使不挥发性杂质分离而得到纯溶剂，例如海水淡化制取淡水等。本任务中仅介绍水溶液的蒸发。循环型蒸发器中央循环管蒸发器结构：主要由加热室、蒸发室、中央循环管和除沫器组成。工作原理：料液走管内,加热蒸汽走管间。在加热室内,当加热蒸汽在管间冷凝放热时,料液在管内吸热,沸腾、蒸发。蒸发的气体顶部排出。物料得到浓缩，待达到要求，从底部排出。循环型蒸发器悬筐式蒸发器如右图所示，加热蒸汽在管间流动，溶液在管内流动。优点：溶液循环速度高，改善了管内结构情况；传热速率较高。缺点：设备费高；占地面积大；加热管内溶液滞留量大。悬筐式蒸发器适于处理易结垢，有晶体析出的溶液。循环型蒸发器外加热式蒸发器原理：其加热室安装在蒸发室的外面,加热室为列管式换热器,通过循环管将加热室和蒸发室连接在一起,循环管不受热,管中全为液相物料。加热管束较长。特别适用于稀溶液或易生泡沫的溶液,高黏度、易结垢或热敏性溶液也能使用。循环型蒸发器强制循环蒸发器强制循环蒸发器，是一种用泵强制溶液作循环流动的蒸发器。循环泵多数外置。适用于处理黏度较大、易结垢、易结晶的物料。循环型蒸发器列文蒸发器原理：在加热室之上增设2.7~5m高的空管作为沸腾室。其作用是在加热管上增加一段液柱压力,将沸腾层移到加热管外,不致在加热管内发生沸腾而析出固体,可以减少结垢机会和提高传热效率。可显著减轻或避免加热管表面的结晶和结垢,清洗间隔期长,传热效率高;温差损失大,设备庞大,消耗材料多。适用条件适用于蒸发烧碱、食盐等黏性大或易结晶的溶液。单程型蒸发器特点单程型蒸发器的特点是：溶液只通过加热管一次蒸发即可达到要求的浓度；溶液停留时间短，操作时沿加热管壁呈膜状流动；由于操作要求成薄膜流动且一次蒸发完成，因此对设计和操作要求严格。单程型(膜式)蒸发器适用于：热敏性物料的蒸发。单程型蒸发器升膜蒸发器如图所示，料液经预热器加热至接近沸点的温度后加入器底，因器内处于真空状态，因此很容易受热汽化，蒸汽在管内以很高的速度上升，并夹带着部分还未汽化的料液以液膜的形式沿着管内壁上升，液膜上升是靠高速蒸汽对流层的拖带而形成，又称为“爬膜”现象。单程型蒸发器料液边上升边被浓缩，被蒸汽带出的浓缩液在器顶的汽－液分离器中进行分离，二次蒸汽在分离器顶部被引出进入预热器的夹层中供预热蒸汽之用，多余的废气则在冷凝器中冷凝自出口排出，浓缩液在分离器底部被引入接受器收集。升膜蒸发器适于处理蒸发量较大的稀溶液，热敏性和易生泡沫的溶液；不适于浓度高、粘度大、有晶体析出溶液的蒸发。升膜蒸发器单程型蒸发器降膜蒸发器蒸发器的料液由顶部进入,通过分布板或分配头均匀进入每根换热管,并沿管壁呈膜状流下并部分蒸发,液体在自身重力和二次蒸汽运动的托带力作用下沿管壁向下流动。由于蒸发室内的压力低于加热室,在加热管中的蒸汽也就受到蒸发室的抽吸而向下流动(与液膜同向),并使之加速。当传热温差不大时,汽化不是在加热管的内表面,而是在强烈扰动的膜表面出现,因此不易结垢。降膜蒸发器适于处理浓度、粘度较大的溶液；不适于处理易结晶、结垢的溶液。单程型蒸发器升降膜式蒸发器原理：物料溶液由下部先进入升膜加热管,沸腾蒸发后,气液混合物上升至顶部,然后转入另一半加热管,再进行降膜蒸发,浓缩液从下部沿切线进入汽液分离器,分离后,二次蒸汽从分离器上部排出进入冷凝器,浓缩液从分离器下部出料。适用于操作过程中溶液的黏度变化较大,溶液中水分蒸发量不大和厂房高度有一定限制的场合。单程型蒸发器搅拌薄膜式蒸发器原理：对于立式搅拌薄膜蒸发器,如图3-117所示,料液由加料管引入,经转轴中部的布料盘分布,在离心力的作用下,通过盘壁小孔被抛向器壁,受重力作用沿筒体内壁面下流。然后,料液被桨叶所扫刮,在传热壁面上涂敷成膜。膜层受热蒸发后会减薄。后进入的料液又被后继而来的桨叶扫刮,形成新膜,再蒸发,如此反复进行。料液渐被浓缩,最后由卸料锥卸出。蒸发出来的蒸汽,经蒸