多效蒸發(fā)器常見(jiàn)問(wèn)題，你知道哪些？
多效蒸發(fā)器常見(jiàn)問(wèn)題，你知道哪些？
1.問(wèn)題分析
（1）溫度差損失和有效溫度差
▲ 當(dāng)完成液濃度相同時(shí)，多效蒸發(fā)中各效溫度差損失之和大于單效蒸發(fā)；即：溫度差損失 多效蒸發(fā)＞ 單效蒸發(fā)
▲ 當(dāng)理論傳熱溫度差一定時(shí)，多效蒸發(fā)的各效有效傳熱溫度差之和小于單效蒸發(fā)。即：有效傳熱溫 多效蒸發(fā) < 單效蒸發(fā)
(2) 經(jīng)濟(jì)性
▲ 多效蒸發(fā)的生蒸氣經(jīng)濟(jì)性理論值與效數(shù)成正比，其經(jīng)濟(jì)值也隨效數(shù)增多而增加，但不成正比。即：多效蒸發(fā)，可提高生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性。
(3)生產(chǎn)能力和生產(chǎn)強(qiáng)度
▲ 在相同條件下，雖然多效蒸發(fā)傳熱面積為單效蒸發(fā)的m倍，但生產(chǎn)能力小于單效蒸發(fā)；
▲ 當(dāng)多效蒸發(fā)的 及各效Ai，Ki ，與單效相同時(shí)，多效蒸發(fā)的生產(chǎn)強(qiáng)度小于單效的1/m；
▲ 為完成相同的生產(chǎn)任務(wù)，多效蒸發(fā)所需要的傳熱面積大于單效蒸發(fā)的m倍，多效蒸發(fā)經(jīng)濟(jì)性的提高是以增加設(shè)備費(fèi)為代價(jià)的。即：生產(chǎn)能力：多效蒸發(fā) <單效蒸發(fā); 生產(chǎn)強(qiáng)度：多效蒸發(fā) <單效蒸發(fā)
(4) 多效蒸發(fā)中效數(shù)的限制和選擇
▲ 傳熱溫度差的限制；
▲ 設(shè)備費(fèi)用的限制；
▲ 效數(shù)選擇：生蒸汽經(jīng)濟(jì)性隨效數(shù)提高幅度減小，而設(shè)備費(fèi)用始終正比于效數(shù)。
選取原則：設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用總和朂小，通常選取2-3效。
2.操作要點(diǎn)
（1）、傳熱性質(zhì)：屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫 傳熱過(guò)程。
（2）、溶液性質(zhì)：熱敏性、腐蝕性、結(jié)晶性、結(jié)垢性、泡沫、粘度等。
（3）、沸點(diǎn)升高：當(dāng)加熱蒸氣一定時(shí)，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)純水的溫度差。
（4）、泡沫挾帶：二次蒸氣中帶有大量泡沫，易造成物料損失和冷凝設(shè)備污染。
（5）、能源利用：mvr蒸發(fā)器對(duì)二次蒸氣的利用是蒸發(fā)操作中要考慮的朂關(guān)鍵問(wèn)題。
3.輔助裝置
蒸發(fā)器的輔助裝置主要包括除沫器、冷凝器、真空裝置、冷凝水排除器，簡(jiǎn)述如下：
1.除沫器
在蒸發(fā)器的上部需有較大空間的分離室,該分離室可以使液滴借重力下降，使二次蒸汽夾帶的液滴減少。但二次蒸汽中仍?shī)A帶有許多液沫，故在分離室的上部與二次蒸汽出口處要設(shè)除沫裝置，作用是將霧沫中的溶液聚集并與二次蒸汽分離。幾種常用的除沫器，它們的原理都是利用液沫的慣性以實(shí)現(xiàn)汽液的分離。
２．冷凝器和真空裝置
二次蒸汽需要回收時(shí)應(yīng)采用間壁是換熱器，否則采用汽、液直接觸的混合式換熱器。當(dāng)蒸發(fā)減壓操作時(shí)，無(wú)論用哪一種冷凝器，均需要在冷凝器后安裝真空裝置，不斷抽出冷凝液中的不凝性氣體，以維持蒸發(fā)操作所需的負(fù)壓。常用的真空裝置有噴射泵水環(huán)真空泵及往復(fù)式真空泵等。
３．冷凝水排除器（又稱疏水器）
蒸發(fā)進(jìn)行時(shí)要不斷排出加熱蒸汽冷凝后生成的冷凝水，以保證良好的傳熱效果。冷凝水排除器的作用是在排除冷凝水的同時(shí)，阻止蒸汽排出。常用冷凝水排除器有三種：浮杯式、膨脹式和熱動(dòng)力式。熱動(dòng)力式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作性能好，因而在生產(chǎn)上使用較為廣泛。
4.效數(shù)限定
在工業(yè)生產(chǎn)中，采用多效蒸發(fā)提高了生蒸汽的利用率，消耗同樣多的生蒸汽，可以 蒸發(fā)比單效蒸發(fā)器多得多的水。如果料液在沸點(diǎn)下進(jìn)入蒸發(fā)器，并忽略熱損失、溫度差損失和不同壓力下汽化熱的差別，理論上，單效蒸發(fā)器中，1㎏生蒸汽可以汽化1㎏的水；雙效蒸發(fā)器中，1㎏生蒸汽可以汽化2㎏的水；三效蒸發(fā)器中，1㎏生蒸汽可以汽化3㎏的水。但實(shí)際上由于存在各種溫差損失和熱損失，多效蒸發(fā)根本達(dá)不到上述的經(jīng)濟(jì)性。
隨著效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽量愈來(lái)愈少，但設(shè)備費(fèi)則隨效數(shù)增加而成正比增加。當(dāng)增加一效的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)之和不能小于所節(jié)省的加熱蒸汽的收益時(shí)，就沒(méi)有必要再增加效數(shù)了，因此多效蒸發(fā)的效數(shù)是有一定限度的。即蒸發(fā)器的效數(shù)存在更佳值，須根據(jù)設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)之和朂小來(lái)確定。
通常，工業(yè)上使用的多效蒸發(fā)裝置，其效數(shù)并不是很多的。一般對(duì)于電解質(zhì)溶液，如NaOH等水溶液的蒸發(fā)，由于其沸點(diǎn)升高（即溫度差損失）較大，故采用2～3效；對(duì)于非電解質(zhì)溶液，如葡萄糖的水溶液或其他有機(jī)溶液的蒸發(fā),由于其沸點(diǎn)升高較小所用效數(shù)可取4～6效。
5.操作原理
由蒸發(fā)器的熱量恒算可知，在單效蒸發(fā)器中每蒸發(fā)1㎏的水需要消耗1㎏多的生蒸汽。在大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)中，水分蒸發(fā)量很大，需要消耗大量的生蒸汽。如果能將二次蒸汽用作另一蒸發(fā)器的加熱蒸汽，則可減少生蒸汽消耗量。由于二次蒸汽的壓力和溫度低于生蒸汽的壓力和溫度，因此，二次蒸汽作為加熱蒸汽的條件是：該蒸發(fā)器的操作壓力和溶液沸點(diǎn)應(yīng)低于前一蒸發(fā)器。采用抽真空的方法可以很方便地降低蒸發(fā)器的操作壓力和溶液的沸點(diǎn)。每一個(gè)蒸發(fā)器稱為一效，這樣，在******效蒸發(fā)器中通入生蒸汽，產(chǎn)生的二次蒸汽引入第二效蒸發(fā)器，第二效的二次蒸汽再引入第三效蒸發(fā)器，以此類推，末效蒸發(fā)器的二次蒸汽通入冷凝器冷凝，冷凝器后接真空裝置對(duì)系統(tǒng)抽真空。于是，從******效到朂末效，蒸發(fā)器的操作壓力和溶液的沸點(diǎn)依次降低，因此可以引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質(zhì)，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅******效需要消耗生蒸汽，這就是多效蒸發(fā)的操作原理。
6.特點(diǎn)和影響
一、mvr蒸發(fā)器用于食品物料蒸發(fā)濃縮的特點(diǎn)
熱敏性 ：加熱溫度和加熱時(shí)間
腐蝕性 ：酸性食品
粘稠性：蛋白質(zhì)、糖分、果膠
結(jié)垢性：蛋白質(zhì)、糖分、果膠過(guò)熱
泡沫性 ：物料沸騰時(shí)形成
易揮發(fā)成分：芳香成分和風(fēng)味成分
二、mvr蒸發(fā)器蒸發(fā)對(duì)食品的影響
風(fēng)味、風(fēng)味物質(zhì)損失
解決方法包括：A將濃縮物與部分新鮮物料混合，以提高風(fēng)味；B風(fēng)味物質(zhì)回收
風(fēng)味：劣變
顏色：加深
營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)損失
7.沸點(diǎn)升高原因
1. 溶液蒸汽壓降低引起的沸點(diǎn)升高
為溶液在常壓下因溶質(zhì)存在而較純?nèi)軇ㄋ┑姆悬c(diǎn)升高值
2.液柱靜壓頭引起的沸點(diǎn)升高
mvr蒸發(fā)器加熱室中有一定液位，因液面下的壓力比液面表面壓力高，則液面下的沸點(diǎn)比液面上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引起的溶液沸點(diǎn)升高
3.二次蒸汽阻力損失引起的沸點(diǎn)升高
該損失是二次蒸氣由分離室出口到冷凝器之間的壓降所造成的溫度差損失。
8.操作特點(diǎn)
mvr蒸發(fā)器蒸發(fā)操作的特點(diǎn)
蒸發(fā)操作是從溶液中分離出部分溶劑，而溶液中所含溶質(zhì)的數(shù)量不變，因此蒸發(fā)是一個(gè)熱量傳遞過(guò)程，其傳熱速率是蒸發(fā)過(guò)程的控制因素。蒸發(fā)所用的設(shè)備屬于熱交換設(shè)備。但與一般的傳熱過(guò)程比較，MVR蒸發(fā)器蒸發(fā)過(guò)程又具有其自身的特點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：
（1）溶液沸點(diǎn)升高 被蒸發(fā)的料液是含有非揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液，由拉烏爾定律可知，在相同的溫度下，溶液的蒸汽壓低于純?nèi)軇┑恼魵鈮骸Q言之，在相同壓力下，溶液的沸點(diǎn)高于純?nèi)?劑的沸點(diǎn)。因此，當(dāng)加熱蒸汽溫度一定，蒸發(fā)溶液時(shí)的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)溶劑時(shí)的溫度差。溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。在進(jìn)行蒸發(fā)設(shè)備的計(jì)算時(shí)，必 須考慮溶液沸點(diǎn)上升的這種影響。
（2）物料的工藝特性 蒸發(fā)過(guò)程中，溶液的某些性質(zhì)隨著溶液的濃縮而改變。有些物料在濃縮過(guò)程中可能結(jié)垢、析出結(jié)晶或產(chǎn)生泡沫；有些物料是熱敏性的，在高溫下易變性或分解；有些 物料具有較大的腐蝕性或較高的粘度等。因此，在選擇蒸發(fā)的方法和設(shè)備時(shí)，必須考慮物料的這些工藝特性。
（3）能量利用與回收 蒸發(fā)時(shí)需消耗大量的加熱蒸汽，而溶液汽化又產(chǎn)生大量的二次蒸汽，如何充分利用二次蒸汽的潛熱，提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)程度，MVR蒸發(fā)器正是解決了這個(gè)問(wèn)題。
9.蒸發(fā)原理
1.按照分子運(yùn)動(dòng)學(xué)觀點(diǎn)，溶液受熱時(shí)，溶劑分子獲得了動(dòng)能，當(dāng)一些溶劑分子的能量足以克服分子間的吸引力時(shí)，溶劑分子就會(huì)逸出液面進(jìn)入上部空間，成為蒸汽分子，這就是汽化。
2.如果不設(shè)法除去這些蒸汽分子，則汽相與液相之間，水分的化學(xué)勢(shì)將漸趨平衡，汽化過(guò)程也相應(yīng)逐漸減弱以至停止進(jìn)行。
3.蒸發(fā)的必要條件：熱能的不斷供給（飽和蒸汽）和生成的蒸氣的不斷排除。
10.蒸發(fā)分類
1．按蒸發(fā)方式分：自然蒸發(fā)：溶液在低于沸點(diǎn)溫度下蒸發(fā)，如海水曬鹽，這種情況下，因溶劑僅在溶液表面汽化，溶劑汽化速率低。沸騰蒸發(fā)：將溶液加熱至沸點(diǎn)，使之在沸騰狀態(tài)下蒸發(fā)。工業(yè)上的蒸發(fā)操作基本上皆是此類。
2．按加熱方式分：直接熱源加熱它是將燃料與空氣混合，使其燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中來(lái)加熱溶液、使溶劑汽化的蒸發(fā)過(guò)程。間接熱源加熱容器間壁傳給被蒸發(fā)的溶液。即在間壁式換熱器中進(jìn)行的傳熱過(guò)程。
3．按操作壓力分：可分為常壓、加壓和減壓（真空）蒸發(fā)操作。很顯然，對(duì)于熱敏性物料，如抗生素溶液、果汁等應(yīng)在減壓下進(jìn)行。而高粘度物料就應(yīng)采用加壓高溫?zé)嵩醇訜幔ㄈ鐚?dǎo)熱油、熔鹽等）進(jìn)行蒸發(fā)。
4．按效數(shù)分：可分為單效與多效蒸發(fā)。若蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，稱為單效蒸發(fā)。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽，并將多個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)，此蒸發(fā)過(guò)程即為多效蒸發(fā)。
5. 按用蒸汽和電分：蒸發(fā)過(guò)程全部采用生蒸汽和蒸發(fā)過(guò)程中用電驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)壓縮二次蒸汽的mvr蒸發(fā)器。MVR蒸發(fā)器在蒸發(fā)過(guò)程中，只要系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)需要生蒸汽，正常運(yùn)行后就不需要通蒸汽了。
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