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1、,··石油化工设计1129(9l5)45降膜遨发器的议计杨守城(北京石化工程公司)、、轻,降膜落发界作为一种高效落发设备应用于化工食品工等行业主要进行液。本文,。体的蒸发提浓详细介绍该设备的性能特点和设计计葬方法并附有算例:降关键词膜蒸发布液于途径传热压降冷凝沸腾液泛膜厚,。l概述膜蒸发器(分水平管外和垂直管业进行液体的浓缩降膜蒸发器。降膜蒸发器是垂直蒸发设备内)和刮膜式蒸发器三类的主要结构是一垂直安装的E型,。l一1,见图1所之一属薄膜蒸发器类一般说降膜蒸发器作为一种高效蒸壳管壳式换热器,,.,来薄膜蒸发器可以分为升膜蒸发设备因其特有的优点而逐渐示壳侧为加热流体
2、管内为蒸发、、。发器(如立式热虹吸再沸器)降应用于化工轻工及食品加工行液体降膜蒸发器要蒸发的少…芍’于里、考人邢…{…}卜~冷凝`产,-沪甲-户~尸甲浓缩液a()立式降膜式蒸发器b()降膜式再沸器图1降膜蒸发器示惫图石油化工设计第12卷,;.液体自管顶进入呈膜状沿管壁要较高的液体流量和较长的管界面的汽化蒸发③膜状沸腾,,;向下流在此过程中液体被蒸发子但是从宏观分析看主要以。(4)为了机械清垢,要,.提浓壳侧如果是用蒸汽冷凝加求换热对流沸腾为主泡核沸腾为副虽,;;热则应自上而下如果用热流体管管壁较厚然以往研究者对降膜传热和降膜,。;,显热加热则应自下而上由此可(5)
3、降膜蒸发器的费用较高蒸发做了大量研究工作但是绝,。(6知两流体的流向不一定是逆流)不适合处理易结垢或有大部分研究是在水蒸汽一水系统,。。但这并不重要因为(a)管侧压力固粒的物料中进行的因降膜蒸发器常用于,,基本不变不影响流体的温度改食品工业其物料常常是复杂的,;变(b)工艺流体温度改变仅仅是2计算方法非牛顿型流体对其传热的影响.21,由于物料浓度变化而产生的沸点传热计算尚不清楚所以在进行传热计算。。升高(一般升高很小)在文献资料中关于降膜蒸发时应特别慎重1.1降膜蒸发器的优点器的沸腾机理有三种不同说法:2,1.1加热膜时的传热计算,;。(l)停留时间短对热敏性物①
4、加热表面的泡核沸腾②汽液向下流动液膜的状态见图2;料不会引起降解(,2)由于呈薄膜状液体流速、、,较大因此蒸发给热系数相应较;lJ大舟甲胜叭l刘团恻一,(3)压降小因此换热器工艺,侧的压力和温度几乎接近常数;可不用或少用显热(4)由于工艺流体仅在重力之·拘闷,渭侧霭谓一困作用下流动而不是靠高温差来,,推动所以允许使用更经济的低闷温;差;(5)设备内滞液量少,(6)沸腾为对流沸腾因此管子表面状态对沸腾的影响较小。1.2降膜蒸发器的缺点图2向下流动液膜的状态efl(1)操作性能主要取决于液传热采用精度较高的Wilk实验h一入口处过渡段的给热系:,ea··Z;式数Kl/
5、mh,C体分布器性能oIf,l,h二里止L二巴十~h卫二(1二L-一一二L二匕);。,(2)对设备安装垂直度要求h~匕(l)h一稳定流动段的给热系数L,:ea忿··较高(如gm长管子其垂直度要式中Kl/mh℃.、:,,求不大于64mm);hf一液体加热时的给热系数L一入口处过渡段的长度m。(,eaZ··33)为保证管内完全湿润需Kl/mh℃查图995,··石油化工设计112(1)47m为e1600Re600图中单位湿润宽度的流量R簇>1·.’`”g,;、_3”,e(1。)。302(“,(k/mh)计算如下1此}{R卜0、--下.、L一g代l—4(釜门令)Wm一
6、天冈瓦(2)L,W一液体流量kgh/N一传热管数iD一传热管内径,mL,m一传热管长度是..,粉080942火C凡Rù户。~尸一一口一一4L-月一尸侧军回州侧尸尸2一一一一一.1Lg,,,88K一产产”,.,,e,l,(3/4)(伙/仇)R/:,·式中沁一液体粘度kg/mhPL,eaC一液体比热Kl/kg0.2·℃L,K一液体导热系数Kcal/010002000300040005000600070008000·,m··单位宽度的流量千克/米时mh℃氏,,一液体密度Kg/mg一重力加速度,g~1.27x3吕z图过渡区的长度10m/hZe以下计算hf式中R为液膜一.
7、’`,’`,’`,。.2LZ蒸发膜时的传热计算.丛丛}些丝雷诺数R二为层流界限雷诺数首卜。=000661{仁lf卫l拼K:汽是)(,(JRe:(l)如果假定降膜蒸发器中先计算和R二(14),卜U一Q曰尸Lr一`液膜的流动不因气泡而扰动则LA`了、.、月ù、J.WR任亡d、产em一b夏(15)传热计算公式(l)一(11)仍可适不丙·。e`6`一’`”C一呵一K]一拜L一LR一。卜丹U0用于蒸发膜传热的情况。(忐)(16),e”一’。。’58Reeh`:(2)蒸发膜传热计算式采用R一“5“8、式中g一重
