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刮板式旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器
一、概述
旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器是一種通過旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜,可在真空條件下進(jìn)行降膜蒸發(fā)的新型高效蒸發(fā)器。它傳熱系數(shù)大、蒸發(fā)強(qiáng)度高、過流時間短、操作彈性大,尤其適宜熱敏性物料、高粘度物料及易結(jié)晶含顆粒物料的蒸發(fā)濃縮、脫氣脫溶、蒸餾提純。因此,在化工、石化、醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化、食品、精細(xì)化工等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。
我公司生產(chǎn)制造該類設(shè)備已十年有余,積累了豐富的制造和使用經(jīng)驗。多年來,根據(jù)市場需求,密切結(jié)合用戶的生產(chǎn)實(shí)際,以滿足用戶的工藝要求為前提,選擇合理適宜的設(shè)備結(jié)構(gòu),確保可靠的制造質(zhì)量,在工裝設(shè)備、檢測手段及產(chǎn)品設(shè)計等方面不斷改進(jìn)并日趨完善,取得了引人注目的成績。
二、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
薄膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,各結(jié)構(gòu)件分述如下:
1.電機(jī)、減速機(jī)
它是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動裝置。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動速度將起決于刮板的形式.物料的粘度和蒸發(fā)筒身內(nèi)徑;選擇刮板合適的線速度是保證蒸發(fā)器穩(wěn)定可靠運(yùn)行及滿意蒸發(fā)效果的重要參數(shù)之一。
2.分離筒
物料由設(shè)在分離筒身下端的入口切向進(jìn)入蒸發(fā)器,并經(jīng)安裝在分離筒身內(nèi)的布料器被連續(xù)均勻地分布于蒸發(fā)筒身內(nèi)壁,從蒸發(fā)筒身蒸發(fā)出的二次蒸汽上升至分離筒,經(jīng)安裝在內(nèi)的氣液分離器,將二次蒸汽可能挾帶的液滴或泡沫分離,二次蒸汽從上端的出口引出蒸發(fā)器。
依據(jù)于蒸發(fā)器內(nèi)阻力計算的分離筒身的合理設(shè)計,是避免物料“短路”的關(guān)鍵因素之一。(所謂“短路”,系指物料剛進(jìn)蒸發(fā)器,尚未完成蒸發(fā)過程,即從二次蒸汽出口離開蒸發(fā)器。)
3.布料器
布料器安裝在轉(zhuǎn)子上。合理的設(shè)計,使從切線方向進(jìn)入蒸發(fā)器的物料,通過旋轉(zhuǎn)的布料器,被連續(xù)均勻地呈膜上潑布在蒸發(fā)面上。
4.氣液分離器
旋片式氣液分離器安裝在分離筒上方,它將上升的二次蒸汽可能挾帶的液滴或泡沫捕集,并使之回落到蒸發(fā)面上。
5.蒸發(fā)筒身
又稱加熱筒身。它是被旋轉(zhuǎn)刮板強(qiáng)制成膜的物料與夾套內(nèi)加熱介質(zhì)進(jìn)行熱交換的蒸發(fā)面。蒸發(fā)筒身的內(nèi)徑及長度由蒸發(fā)面積及適宜的長徑比確定。
加熱筒身內(nèi)壁經(jīng)專用機(jī)床加工和拋光,且與兩端法蘭連接面一次加工而就,保證設(shè)備整體圓心度。經(jīng)過拋光的筒身內(nèi)壁光滑潔亮,不易粘料和結(jié)垢,有效保證了設(shè)備的高傳熱系數(shù)。
5.1若加熱介質(zhì)為蒸汽,加熱筒身一般采用夾套形式。
5.2若加熱介質(zhì)為導(dǎo)熱油或高壓蒸汽時,加熱筒身一般采用半管形式。
6.轉(zhuǎn)子
安裝在蒸發(fā)器筒體內(nèi)的轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)架組成。轉(zhuǎn)子由電機(jī)、減速機(jī)驅(qū)動,并帶動刮板作圓周運(yùn)動。轉(zhuǎn)架采用不銹鋼精密鑄件加工而成,使其強(qiáng)度、幾何尺寸、穩(wěn)定性等都得到有效保證。
7.刮板
由于刮板的運(yùn)動,將物料不斷地在蒸發(fā)面上刮成薄膜,以達(dá)到薄膜蒸發(fā)的效果。
根據(jù)物料的粘度等特性,有下述三種刮板形式可供選擇:
(1) 滑動刮板(見圖2)
滑動刮板是一種基本、常見的刮板形式。刮板被安裝在轉(zhuǎn)子的四條刮板導(dǎo)槽內(nèi),由于受轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的離心力作用而沿徑向甩向蒸發(fā)筒體內(nèi)壁面,同時隨轉(zhuǎn)子一起作圓周運(yùn)動。刮板的這種刮動,使物料在蒸發(fā)壁面上呈膜狀湍流狀態(tài),很大提高了傳熱系數(shù),同時這種連續(xù)不斷的刮動,有效地抑制物料的過熱、干壁和結(jié)垢等現(xiàn)象。
通常,刮板采用填充聚四氟乙烯材質(zhì),它適宜低于150℃的工作溫度;當(dāng)蒸發(fā)溫度高于150℃時,需采用碳纖維材質(zhì)。刮板的端面加工有呈一定角度的導(dǎo)液槽。
(2) 固定刮板(見圖3)
固定刮板都采用金屬材料,它被剛性連接在轉(zhuǎn)子上,刮板的長度同蒸發(fā)筒身,旋轉(zhuǎn)刮板與蒸發(fā)筒身內(nèi)壁的間隙僅為1-2mm,要求較高的加工與安裝精度,它適宜特高粘度及易起泡沫物料的蒸發(fā)濃縮、脫溶或提純。
(3) 鉸鏈刮板(見圖4)
這種刮板適宜于易在加熱面上結(jié)垢的物料,刮板通常采用金屬件,采用活動鉸鏈方式將刮板安裝在轉(zhuǎn)架上。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時,由于離心力的作用,刮板被緊壓在蒸發(fā)筒體內(nèi)壁,(與壁面)呈一定角度在壁面滑動,將物料刮成薄膜,且防止壁面結(jié)垢。
8.底封頭
單獨(dú)設(shè)計的W型底封頭,并配置耐高溫自潤滑軸承,既便于物料的出料,同時,便于底軸承的維護(hù)和維修。
三、性能特點(diǎn)
薄膜蒸發(fā)器具備的下述獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),是常規(guī)膜式蒸發(fā)器所不能比擬的:
1.很小的壓力損失 在旋轉(zhuǎn)刮板薄膜蒸發(fā)器中,物料“流”與二次蒸汽“流”是兩個獨(dú)立的“通道”:物料是沿蒸發(fā)筒體內(nèi)壁(強(qiáng)制成膜)降膜而下;而由蒸發(fā)面蒸發(fā)出的二次蒸汽則從筒體中央的空間幾乎無阻礙地離開蒸發(fā)器,因此壓力損失(或稱阻力降)是很小的。為此
2.可實(shí)現(xiàn)真正真空條件下的操
正由于二次蒸汽由蒸發(fā)面到冷凝器的阻力很小,因此可使整個蒸發(fā)筒體內(nèi)壁的蒸發(fā)面維持較高的真空度(可達(dá)-750mmHg以上),幾乎等于真空系統(tǒng)出口的真空度。由于真空度的提高,有效降低了被處理物料的沸點(diǎn)。
3.高傳熱系數(shù),高蒸發(fā)強(qiáng)度
物料沸點(diǎn)的降低,增大了與熱介質(zhì)的溫度差;呈湍流狀態(tài)的液膜,降低了熱阻;同樣,抑制物料在壁面結(jié)焦、結(jié)垢,也提高了蒸發(fā)筒壁的分傳熱系數(shù);高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可高達(dá)8000KJ/h·㎡·℃,因此其蒸發(fā)強(qiáng)度很高。
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