《超声式蒸发器强化传热性能分析》.pdf

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1、l装备应用与研究◆zhuangbeiYingyongYuYan超声式蒸发器强化传热性能分析宋玉臣宋继田韩峰田玮许晓飞(天津科技大学机械工程学院，天津300222)摘要：从改变进料温度、改变进料流量、改变进料温度与蒸汽温度的温差、改变超声功率的大小这4个方面分别对超声蒸发装置的传热性能进行了研究，实验采用单因子评价法进行分析。实验结果表明：进料温度越大、进料流量越大、超声功率越大，则传热系数K越大，蒸发传热性能越强；进料温度与蒸汽温度的差值越大，则传热系数K呈现减小趋势，即蒸发传热性能呈现减弱的趋势；在改变进料温度、改变进料流量以及改变进料温度

2、与蒸汽温度的温差等情况下，增加超声均比不加超声对蒸发性能具有不同程度的强化效果；随着加入超声功率的增大，蒸发强化效果明显增强，但是当超声功率达到某一值时，强化效果略有减弱。关键词：超声式蒸发器；单因子评价法；蒸发强化；传热性能；分析0引言强化传热和防、除垢的目的。但是，理论研究与食品液体的实际浓缩存在极大的差别，其结果不能直接在蒸发器中采用超声技术，可以使液体表面产应用于食品工业中n。对于具体的蒸发溶液采用何生蒸汽型喷雾，即在液体表面产生一层雾化带，因种频率和功率的超声波才能达到最佳的强化效果、而蒸发表面积会大大增加，另外喷雾可以造成液体超声

3、波产生的“空化现象”对蒸发溶液是否有影响与周围气体产生相对运动，使湍动系数大大增加[】]。等，这些研究至今没有具体的相关文献报道[1卜”]。同时，超声技术可以使液体产生超声空化，这不仅从所查的文献¨来看，有研究者将超声源加入蒸发造成液体内部之间非常剧烈的湍动，使液体与周围系统的汽液分离室内，目的是提高汽液的分离速气体压力差幅度加大，而且降低溶液的表面张力，度，缩短分离时间，但无法防止加热室中物料的结从而降低了成核势垒，促进了液体内部的能量交垢，从而无法强化传热。换，使液体蒸发过程得以强化[2]。超声波对于防止本课题拟将超声源直接作用于蒸发器的

4、加热和去除加热室内的结垢具有明显的效果，从而进一室内，可有效地减少垢层生成，增加流体的湍流速步增加传热系数，使液体蒸发过程得以强化。因此，度，提高传热系数，该研究未见公开的文献报道。超声技术非常适用于糖类、黑液、石油等在蒸发过程中结垢严重的溶液浓缩。1实验过程近年来，国内外关于超声波在清洗、分离和防结垢方面的研究已有较多文献报道]。其研究表1．1研究方法简介明，由于超声波产生的“空化雾化作用”，能够达到单因子评价法就是用蒸发性能最差的单项指标所属因素来确定综合蒸发性能，即用单个因素对基金项目：过程装备与控制工程四川I省高校重点实验蒸发性能影响

5、的实验结果对照其总体蒸发性能研室开放基金资助项目，项目编号：GK201303；天津科技大学大学生创新创业训练计划项目，项目编号：201410057134究结果，确定其蒸发性能的好坏。在所有影响其蒸24制药装备·2015年7月·第7辑ZhuangbeiYingyongyuYanm◆装备应用与研究_发性能的因素中选取蒸发性能最差的一类作为其于其容量的2／3处，过少则导致真空泵不能正常工蒸发性能]。作，过多则容易造成水从水箱溢出。1．2实验设备及流程实验第三步，当收集锅炉蒸汽的冷凝水储罐内实验设备主要包括超声蒸发器、蒸汽锅炉、离有冷凝水，即生蒸汽产

6、生，二次蒸汽(物料被蒸发后心泵、冷凝器及各种储罐等。超声蒸发装置实验流经冷凝器冷凝形成的冷凝水)和浓缩液(未被蒸发程如图1所示，该流程主要由物料系统、蒸汽加热系物料)产量稳定时，调节真空泵示数到设定值，调节统、二次蒸汽及冷凝系统和真空系统等组成。转子流量计到设定流量，并时刻关注其读数。2图1超声蒸发装置实验流程1一进料预热罐2、9、10一离心泵3一转子流量计4一超声式蒸发器5一蒸汽锅炉6、11一真空表7一水箱8"-冷凝器12、l5、16一冷凝水储罐13、14一浓缩液储罐17一真空泵实验开始之前，先检查设备，确认无误后，开始在此步骤中需要注意的

7、是，由于在真空体系中进行实验。任何一个阀门的调大或调小都会对真空度造成较实验第一步，进行预热，向蒸汽锅炉内注入冷大影响，进而对流量的大小产生影响，导致实验结水，打开蒸汽加热开关将蒸汽加热到设定温度，同果的不准确。因此，调节锅炉蒸汽出口阀门，以保证时时刻注意蒸汽锅炉上的压力表示数，使其不可过蒸汽温度稳定在设定值，确保实验结果的准确性；大以保证安全。同时，将物料注入进料预热罐，打开不断测量进料预热罐内物料温度，适当加入冷水或进料预热开关，对物料进行预热。热水以调节物料温度稳定在设定值，以保证实验结实验第二步，当蒸汽锅炉内蒸汽：媪度以及进料果的准确

8、性；当真空表示数和转子流量计示数调节预热罐内物料温度达到设定温度并且相对稳定之到设定值并达到稳定，蒸汽锅炉压力表示数显示正后，打开水箱进、出水阀门，打开真空泵，调节