Лабораторијски испаривачи

Према кретању раствора у испаривачу постоје:

Карактеристике производа

Циркулациони испаривач

Овај тип испаривача омогућава да раствор циркулише у испаривачу. Због различитих узрока циркулације, може се поделити у две категорије: природна циркулација и принудна циркулација.
1. Централни испаривач са циркулационим цевима, такође познат као стандардни испаривач. Његова грејна комора је састављена од вертикалних снопова цеви, са централном циркулационом цеви великог пречника у средини, а остале грејне цеви мањег пречника називају се цеви за кључање. Због веће величине централне циркулационе цеви, површина за пренос топлоте коју заузима јединична запремина раствора је мања од оне коју заузима јединична запремина раствора у цеви за кључање. То значи да је степен загревања раствора у централној циркулационој цеви и другим грејним цевима различит, што резултира мањом густином смеше паре{4}}течности у цеви за кључање него у централној циркулационој цеви. Поред тога, ефекат усисавања паре која се диже нагоре ће проузроковати да раствор у испаривачу формира циркулишући ток од централне циркулационе цеви која се спушта до цеви за кључање која се уздиже. Овакав циклус је углавном узрокован разликом густине раствора, па се назива природни циклус. Овај ефекат је користан за побољшање ефикасности преноса топлоте унутар испаривача.
Да би се обезбедила добра циркулација раствора, површина попречног пресека-површине централне циркулационе цеви је генерално 40-100% укупне површине попречног пресека осталих цеви за грејање; Висина цеви за грејање је углавном 1-2м; Пречник цеви за грејање је између 25-75 мм. Овај тип испаривача се широко користи због своје компактне структуре, једноставне производње, доброг преноса топлоте и поузданог рада. Међутим, због структурних ограничења, брзина бициклирања није велика. Континуираном циркулацијом раствора у комори за грејање, његова концентрација се увек приближава оној у комплетном раствору, што резултира високом тачком кључања раствора и смањењем ефективне температурне разлике. Ово је уобичајени недостатак циркулационих испаривача. Поред тога, чишћење и одржавање опреме нису довољно погодни, тако да је овај испаривач тешко у потпуности испунити захтеве производње.

2. Да би се превазишли недостаци лаке кристализације, скалирања и тешког чишћења течности која испарава у циркулишућем испаривачу, направљено је разумније побољшање структуре стандардног испаривача, који је испаривач суспендоване корпе. Грејна комора 4 је попут корпе, окачена на доњи део кућишта испаривача, а замењена је централном циркулационом цеви са прстенастим каналом између спољашњег зида грејне коморе и унутрашњег зида испаривача. Раствор се уздиже дуж центра грејне цеви, а затим тече наниже дуж прстенастог размака између спољашњег зида коморе за грејање суспендоване корпе и унутрашњег зида испаривача да би се формирао циклус. Због тога што површина прстенастог зазора износи приближно 100 до 150% укупне површине попречног пресека цеви за грејање, брзина циркулације раствора је већа од оне код стандардног испаривача и достиже до 1,5 м/с. Поред тога, грејна комора овог испаривача се може уклонити са врха ради одржавања или замене, а губитак топлоте је такође релативно мали. Његов главни недостатак је сложена структура и велика потрошња метала по јединици површине преноса топлоте.

3. Горе поменути испаривач са природном циркулацијом има брзину циркулације која није довољно висока, углавном испод 1,5 м/с. Да би испаривач био погоднији за испаравање раствора високог вискозитета, лаке кристализације или тешког каменца, и да би се повећала брзина циркулације раствора како би се продужио радни циклус и смањио број времена чишћења.
Његова структурна карактеристика је додавање коморе за кључање на врху коморе за грејање. Раствор у комори за грејање не кључа у грејној цеви због статичког притиска који додаје колона течности у комори за кључање. Може да почне да кључа тек када се подигне у комору за кључање и притисак се смањи. Због тога се кључање и испаравање раствора крећу из коморе за грејање у комору за кључање без површине за пренос топлоте, чиме се избегава стварање кристала или прљавштине у цеви за грејање. Поред тога, -површина попречног пресека циркулационе цеви овог испаривача је око 2-3 пута већа од укупне површине попречног пресека цеви за грејање, а брзина циркулације раствора може да достигне 2,5 до 3 м/с или више, тако да је укупан коефицијент преноса топлоте такође релативно висок. Главни недостатак овог испаривача је велики губитак температурне разлике узрокован ефектом статичког притиска на стуб течности (погледајте 6.3.1 за детаље). Да би се одржала одређена ефективна температурна разлика, потребан је висок притисак за загревање паре. Поред тога, опрема је велика, троши много материјала и захтева високе фабрике. Поред горе поменутог испаривача са природном циркулацијом, испаривач са принудном циркулацијом се такође користи када се испаравају материјали високог вискозитета, лаке кристализације и скалирања. У овом испаривачу, циркулација раствора се углавном ослања на спољашњу снагу, коју пумпа приморава да тече у одређеном правцу да би створила циркулацију. Величина брзине циркулације може се контролисати подешавањем брзине протока пумпе, обично изнад 2,5 м/с. Коефицијент пролаза топлоте испаривача са принудном циркулацијом је такође већи него код опште природне циркулације. Али његов очигледан недостатак је велика потрошња енергије, која захтева око 0,4-0,8 кВ по квадратном метру грејне површине.

Једносмерни{0}испаривач

Главна карактеристика ове врстеЛабораторијски испаривачије да раствор само једном пролази кроз комору за грејање у испаривачу и испушта се као концентрована течност без циркулисања. Када раствор прође кроз комору за грејање, он тече у облику филма на зиду цеви, тако да је уобичајено познат као испаривач течног филма. Према различитим правцима протока материјала у испаривачу, једнопролазни испаривачи се деле на следеће типове.
1. Комора за грејање испаривача филма који се диже се састоји од многих вертикалних дугих цеви. Уобичајени пречник цеви за грејање је 25-50 мм, а однос дужине цеви и пречника цеви је приближно 100-150. Након претходног загревања, течност се уноси са дна испаривача и загрева у грејној цеви, кључа и брзо испарава. Генерисана пара расте великом брзином у цеви за грејање. Погодна излазна брзина паре за нормалан рад под притиском је 20-50м/с, а за рад са смањеним притиском, брзина паре може достићи 100-160м/с или чак и више. Раствор покреће пара која се диже, уздиже се у филму дуж зида цеви и наставља да испарава. Мешавина паре и течности се одваја у сепаратору 2, а комплетна течност се испушта са дна сепаратора, док се секундарна пара испушта са врха. Треба напоменути да ако количина воде која се испари из течности није велика, биће тешко постићи потребну брзину паре, односно испаривач филма који се диже није погодан за испаравање концентрованих раствора; Такође није погодан за материјале високог вискозитета, лаке кристализације или скалирања.

2. Разлика између испаривача са падајућим филмом и испаривача који се диже је у томе што се течност за напајање додаје са врха испаривача, а под дејством гравитације формира филм попут спуштања дуж зида цеви, и испарава и згушњава током овог процеса, добијајући концентровану течност на свом дну. Због различитог механизма за формирање филма-од испаривача уздижећег филма, испаривач са падајућим филмом може да испари материјале веће концентрације, вискозитета (као што је у опсегу од 0,05-0,45Нс/м2) и термичке осетљивости. Међутим, због неравномерне дистрибуције течног филма унутар цеви и мањег коефицијента преноса топлоте у поређењу са испаривачем филма који се диже, он још увек није погодан за материјале који су склони кристализацији или скалирању.
Због протока раствора налик на филм у једносмерном-испаривачу, коефицијент конвективног преноса топлоте је знатно побољшан, омогућавајући раствору да достигне потребну концентрацију у једном пролазу кроз комору за грејање без даље циркулације. Због тога има веће предности од циркулационог испаривача. Предности нециркулације раствора укључују: (1) време задржавања раствора у испаривачу је веома кратко, што га чини посебно погодним за испаравање термоосетљивих материјала; (2) Концентрација целокупног раствора није увек блиска концентрацији готове течности као код циркулационог типа, тако да је ефективна температурна разлика овог испаривача релативно велика. Његов главни недостатак је што је прилично осетљив на флуктуације у оптерећењу, а када дизајн или рад није погодан, није лако формирати филм. У овом тренутку, коефицијент конвективног преноса топлоте ће се значајно смањити.

3. Испаривач стругача има грејну парну јакну унутар шкољке испаривача, која је опремљена ротирајућим ножевима или стругачима. Постоје две врсте стругача: фиксни и роторски. Размак између првог и унутрашњег зида шкољке је 0,5-1,5 мм, док размак између другог и зида варира са бројем обртаја ротора. Течност се додаје у правцу тангенте од горњег дела испаривача (такође се додаје у лежиште за материјал коаксијално са стругачем). Услед гравитације, центрифугалне силе и дејства ротационог стругача, раствор формира филм ротације надоле на унутрашњем зиду уређаја, који се током овог процеса испарава и концентрише, чиме се завршава испуштање течности на дно. Овај тип испаривача је једносмерни испаривач који користи спољашњу снагу за формирање филма. Његова изузетна предност је његова снажна прилагодљивост материјалима и кратко време задржавања, обично неколико секунди или десетина секунди, што га чини погодним за висок вискозитет (као што су екстракт танина, мед, итд.) и материјале који су склони кристализацији, љуштењу и осетљивости на топлоту. Али његова структура је сложена и троши много енергије, захтевајући око 1,5-3кВ по квадратном метру површине за пренос топлоте. Поред тога, његов капацитет обраде је веома мали, а захтеви за производњу и инсталацију су високи.

Испаривач са директним контактом за пренос топлоте

У стварној производњи,Лабораторијски испаривачиса директним контактом преноса топлоте понекад се користе. Он меша гориво (обично гас и уље) са ваздухом и сагорева га у комори за сагоревање уроњеној у раствор, стварајући високо{1}}пламен и дим који се директно распршују у испарени раствор кроз млазнице на дну коморе за сагоревање. Високотемпературни гас и раствор долазе у директан контакт, док долази до преноса топлоте да би испарила и испарила вода. Настала водена пара и издувни гас се заједно испуштају са врха испаривача. Дубина урањања његове коморе за сагоревање у раствор је генерално 0,2-0,6м, а температура гаса који излази из коморе за сагоревање може да достигне преко 1000 степени. Због директног контакта преноса топлоте, његов ефекат преноса топлоте је веома добар и стопа искоришћења топлоте је висока. Због недостатка фиксног зида за пренос топлоте, структура је једноставна и посебно погодна за испаравање материјала који су склони кристализацији, љуштењу и корозији. Широко се користи у третману отпадних киселина и испаравању раствора амонијум сулфата. Али ако није дозвољено да испарена течност буде контаминирана димом, онда овај тип испаривача углавном није прикладан. А због присуства велике количине дима, искоришћење секундарне паре је ограничено. Поред тога, млазница је склонија оштећењу услед потапања у течност високе температуре. Из горњег увода може се видети да постоји много структурних типова испаривача, од којих сваки има своје предности, недостатке и применљиве ситуације. Приликом одабира, прва ствар коју треба узети у обзир је да ли се може прилагодити процесним карактеристикама испареног материјала, укључујући његову вискозност, термичку осетљивост, корозивност и да ли је склон кристализацији или скалирању. Затим, потребно је имати једноставну структуру, лаку производњу, ниску потрошњу метала, практично одржавање, добар ефекат преноса топлоте и тако даље.