基本原理:
料液在降膜蒸发器中膜的形成与升膜式蒸发器完全不同,如下图所示,在降膜蒸发器顶部设有料液分布器,其作用是将进料均匀的分配给每根降膜管,保证每根降膜管中的料液以液膜的状态沿着管壁向下流动。料液在降膜管中的流动是在重力及二次蒸汽流的作用下进行的。由于不是二次蒸汽克服料液自身的重力推动向上成膜,而是料液边向下流动边蒸发,在降膜管底部,料液与二次蒸汽基本完成了分离,因此二次蒸汽夹带料液的现象大大改善,料液在加热管中布膜及蒸发更加稳定而有序。降膜管的长径比在100-250之间,管径一般在38-50mm之间。
系统组成:
系统包括蒸发器、分离器、冷凝器、真空及排水系统、各效料液、输送泵、操作平台、电器仪表控制柜及阀门、管路等。
技术特点:
目前,实际中应用最为广泛的是降膜式蒸发器。这是因为降膜式蒸发器加热温度低,蒸发速率快,换热系数大,物料在设备中停留时间短,节能效果好。
● 蒸发温度低,可达45-55℃,特别适用于不易结垢、易蒸发或热敏性强的物料;
● 浓缩比大,浓缩时间短(6-10min),可以做到一次降膜蒸发即可完成浓缩;
● 泵的流量比较小,装机功率小,电耗低;
● 料液在蒸发器底部先进行汽液分离,再进入分离器分离,强化了分离效果;
● 蒸发器顶部设置布膜装置,可确保料液在蒸发器膜管内均匀分布,形成膜状,传热系数大,蒸发效率高,可防止“干壁”现象;
● 加热管内没有液柱产生,不存在因液柱静压而产生的温度损失,各效仅需在较低的传热温差(5-9℃)下即可运行,传热效率高,蒸发强度大;
● 经特殊设计可实现切换改效,以适应不同产品的生产;
● 设备内配CIP清洗管路,可实现就地清洗;
各种降膜蒸发器的类型:
1、 管式降膜蒸发器
管式降膜蒸发器是将料液从降膜蒸发器加热室上管箱加入,经液体分布器均匀分配到各换热管内,在重力及气流作用下成均匀膜状自上而下流动,流动过程中被壳程加热介质加热汽化,产生的蒸汽与液相共同进入蒸发器的分离室,汽液经充分分离,分别排出二次蒸汽及浓缩液。
2、 板式降膜蒸发器
板式降膜蒸发以中空板片作为换热元件,液体经加热器组上部的布液器,在每张板片外表面形成液膜依靠重力向下流动,流动过程中被板腔内的加热介质加热汽化,产生的二次蒸汽进入壳体,经雾沫分离后排出,浓缩液进入壳体底部后排出。
3、 强制降膜蒸发器
强制降膜蒸发器,是在普通的降膜蒸发器中加入大流量循环泵,以提高液膜厚度,减少结垢,可减少和防止“干壁”现象。
4、 MVR降膜蒸发器
料液从蒸发器顶部加入,在重力作用下沿管壁呈膜状流下,在此过程中料液不断被蒸发浓缩,在换热器底部得到完成液。产生的二次蒸汽在分离器中分离后,进入MVR压缩机,经压缩做功后,二次蒸汽的温度和压力上升,又作为新的热源加热原料液。
应用范围:
由江苏携德设计的降膜式蒸发器具有加热温度低,蒸发速率快,物料在设备中停留时间短,节能效果好等特点,目前已广泛应用在食品、乳品、轻工、化工、制药等行业,如果蔬汁、牛奶、蛋品、糖液、维生素C、胶原蛋白、中药、谷氨酸钠、造纸黑液等物料的蒸发浓缩,也特别适合热敏性物质的蒸发浓缩。