MVR蒸發器,是英文mechanical vapor recompression的簡稱。mvr是重新利用它自身產生的二次蒸汽的能量,從而減少對外界能源的需求的一項技術。
二次蒸汽,經過壓縮機的壓縮,壓力和溫度得以升高,熱焓隨之增加,被送到蒸發器的加熱室當作加熱蒸汽即生蒸汽使用,使料液維持蒸發狀態,而加熱蒸汽本 身將熱量傳遞給物料本身冷凝成水。這樣,原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潛熱,又提高了熱效率。
早在60年代,德國和法國已經成功的將該技術應用于化工、制藥、造紙、污水處理、海水淡化等行業。
其工作過程是低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮,溫度、壓力提高,熱焓增加,然后進入換熱器冷凝,以充分利用蒸汽的潛熱。除開車啟動外,整個蒸發過程中無需生蒸汽。
多效蒸發過程中,蒸發器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量,使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽,而mvr蒸發器則可壓縮蒸發器中所有的二次蒸汽。
能量圖
能量圖
溶液在一個降膜蒸發器里,通過物料循環泵在加熱管內循環。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產生二次汽,產生的二次汽由渦輪增壓風機吸入,經增壓后,二次汽溫度提高,作為加熱熱源進入加熱室循環蒸發。正常啟動后,渦輪壓縮機將二次蒸汽吸入,經增壓后變為加熱蒸汽,就這樣源源不斷進行循環蒸發。蒸發出的水分終變成冷凝水排出。
由于成本原因,單級離心壓縮機和高壓風機被普遍用于機械蒸汽再壓縮系統。因此下述說明是針對此類設計。離心壓縮機是體積控制機器,即無論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質量流量的變化與吸入壓力成比例。
單級離心壓縮機的壓縮循環描繪在焓熵圖中。單級離心壓縮機需要的動力:
例如:將來自蒸發器的飽和水蒸汽從吸入狀態p1=1.9 bar, t1=119 ℃壓縮到p2= 2.7 bar, t2=161℃(壓縮比 Π= 1.4)。壓縮循環沿著多變曲線1-2,蒸汽的比焓增加量Δhp。對于蒸汽的比焓h2,通過壓縮機內效率(等熵效率)的等式:在此溫度下,它進入到蒸發器的加熱器?;诒晃胝羝牧?,kg/hr。hp 單位多變(有效)壓縮功,kJ/kg。hs 單位等熵壓縮功,kJ/kg。
壓縮機的等熵效率(內效率)除其他因素之外,單位多變壓縮功 hp取決于多方指數κ和吸入氣體的摩爾質量M,以及吸入溫度和要求的壓升。對于原動機(電動機、燃氣機、渦輪機等)的實際耦合功率,考慮了*大的機械損耗余量。葉輪由標準材料制造的單級離心壓縮機能夠獲得壓縮因子1.8的水蒸汽壓升,如果采用鈦等*高質量的材料,壓縮因子可高達2.5。這樣一來,終壓力p2就是吸入壓力p1的1.8倍,或大2.5倍,這對應于飽和蒸汽溫度升高約12-18K,大溫升可到30K,這取決于吸入壓力。就蒸發技術而言,通常的做法是根據相應的水沸點溫度來表示其壓力。這樣,有效溫差就被直接表示出來。
強制循環蒸發器是通過泵輸送液體,迫使液體以較高速度流過加熱室,使流通的推動力與傳熱、汽化、氣液分離的功能分開。故強制循環蒸發器適應性較強。具有蒸發強度高、不易結垢、操作彈性大的優勢。
刮板薄膜蒸發器是一種適應性很強的蒸發器,對高粘度、熱敏性和易結晶、結垢的物料都適用。尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結晶含顆粒物料的蒸發濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。
由于刮板的運動,將物料不斷地在蒸發面上刮成薄膜,以達到薄膜蒸發的效果。蒸汽是常用的熱介質,由于降低了物料的沸點,在保證相同Δt的條件下,就可降低加熱介質的溫度,利用低品位的蒸汽,有利于能量的綜合利用。特別適宜作為多效蒸發的末效蒸發器。亦可用于易起泡、易結垢的物料。刮板式薄膜蒸發器由轉軸、料液分配盤、刮板、軸承、軸封、蒸發室和夾套加熱室等所組成,一般有立式、臥式兩種類型。
刮板薄膜蒸發器具有以下特點:
1、傳熱系數值高,蒸發能力大,蒸發強度可達到200kg/m2?hr,熱**。
2、物料加熱時間短,約5秒至10秒之間,且在真空條件下工作,對熱敏性物料*為有利,保持各種成份不產生任何分解,保證產品質量。
3、適應粘度范圍廣,高低粘度物均可以處理,物料粘度可高達10萬厘泊()。
4、改變刮板溝槽旋轉方向,可以調節物料在蒸發器的停留時間。
5、蒸發段筒體內壁經過精密鏜削并拋光處理,表面不易產生結焦、結垢。
6、操作方便,產品指標調節容易,在密閉條件下,可以自控進行連續性生產。
7、設備占地面積小,結構簡單,維修方便,清洗容易。
刮板式薄膜蒸發器是利用高速旋轉將液體分布成均勻薄膜而進行蒸發或蒸餾的一種蒸發、蒸餾設備,可進行脫臭、脫泡反應及加熱、冷卻等單元操作,在流量很小的情況下也能形成薄膜,在筒體蒸發段內壁表面附著處理液中的淤積物可被活動刮板迅速移去,和固定間隙的刮板蒸發器相比,蒸發量可提高40-69%.適應粘度變化范圍廣,高低粘度物均可以處理,物料粘度可高達10萬厘泊??蓪崿F真正高真空條件下的操作
按蒸發方式分:
自然蒸發:即溶液在**沸點溫度下蒸發,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:將溶液加熱至沸點,使之在沸騰狀態下蒸發。工業上的蒸發操作基本上皆是此類。
按加熱方式分:
直接熱源加熱它是將燃料與空氣混合,使其燃燒產生的高溫火焰和煙氣經噴嘴直接噴入被蒸發的溶液中來加熱溶液、使溶劑汽化的蒸發過程。
間接熱源加熱 容器間壁傳給被蒸發的溶液。即在間壁式換熱器中進行的傳熱過程。
按操作壓力分:
可分為常壓、加壓和減壓(真空)蒸發操作。很顯然,對于熱敏性物料,如抗生素溶液、果汁等應在減壓下進行。而高粘度物料就應采用加壓高溫熱源加熱(如導熱油、熔鹽等)進行蒸發
按效數分:
可分為單效與多效蒸發。若蒸發產生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,稱為單效蒸發。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽,并將多個蒸發器串聯,此蒸發過程即為多效蒸發
蒸發器是制冷件中很重要的一個部件,低溫的冷凝液體通過蒸發器,與外界的空氣進行熱交換,氣化吸熱,達到制冷的效果。
蒸發器主要由加熱室和蒸發室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發所需要的熱量,促使液體沸騰汽化;蒸發室使氣液兩相分離。
加熱室中產生的蒸氣帶有大量液沫,到了較大空間的蒸發室后,這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設在蒸發室的*部。
這種結晶器主要特點為過飽和度產生的區域與晶體生長區域分別設置在結晶器兩處,晶體的循環母液流中硫化懸浮,為晶體的生長提供了良好的條件。
冰庫蒸發器蒸發面積的計算與其他冷間蒸發器的計算方法相同。也可根據冰庫凈面積來選配,一般按一平方米面積配0.6~0.7m2蒸發面積。冰庫溫度應根據所貯冰的品種確定,貯存鹽水冰的冰庫其溫度應為-4℃,貯存碎冰的冰庫溫度應為-18~-15℃。在設計制冷系統管道時,應考慮制冰機不生產時冰庫仍能降溫。蒸發器的融霜方式可采用人工掃霜。
在設置蒸發器時對于建筑凈高在6m以下的冰庫可不設墻排管,但*排管必須分散布滿,建筑凈高在6m或**6m的冰庫應設墻排管不得采用翅片管,以防止堆碼冰垛式撞壞
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