降膜式蒸發(fā)器加料方法的選擇

降膜式蒸發(fā)器加料方法的選擇

進(jìn)入檢測(cè)器的料液溫度有兩種。一種是低于開口溫度，另一種是高于或等于開口溫度。低于沸點(diǎn)溫度的料液在降膜式蒸發(fā)器中都要經(jīng)過預(yù)熱器將料液預(yù)熱至沸點(diǎn)或沸點(diǎn)以上的溫度方可進(jìn)入蒸發(fā)器中進(jìn)行蒸發(fā),在多效降膜式蒸發(fā)器中,加料方式也不盡相同。有并流加料法,逆流加料法及混流加料法。其中,以并流加料方法最為常見。采用什么樣的加料方法及第幾效出料是由物料的特性決定的。用于并流加料法末效出料的料液有很多,如:牛奶、果汁、茶浸提液、膠原蛋白、葡萄糖漿等?；炝髋c逆流加料法通常是采用蒸發(fā)溫度較高的效出料。適合于料液隨著蒸發(fā)溫度降低,濃度增高而黏度在變大的產(chǎn)品的蒸發(fā)上,尤其適合含糖量較高的物料。如:用于蜜汁用的蔗糖水溶液、味精生產(chǎn)中的谷氨酸二次母液、果糖、麥芽糖漿、葡萄糖漿等的生產(chǎn)。而牛奶等熱敏性物料不宜采用此加料方法。僅以TNJM03-6200型三效降膜式蒸發(fā)器在木糖水溶液蒸發(fā)中的應(yīng)用為例進(jìn)行比較闡述。1主要技術(shù)(1)物料介質(zhì):木糖水溶液(2)生產(chǎn)能力:6200kg/h(5)出料質(zhì)量分?jǐn)?shù):35%(8)裝機(jī)容量:45kW2不同的加工方法的比較2.1相同材料和不同加工方法的過程同種物料條件下三種不同加料方法及出料方法的設(shè)備流程圖如圖1所示。2.2不同的加工方法對(duì)蒸汽的耗量的比較2.2.1尾大第一效加熱蒸汽量法預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:蒸發(fā)器設(shè)計(jì)蒸發(fā)狀態(tài)參數(shù)表(見表1)。料液蒸發(fā)時(shí)沸點(diǎn)溫度(不計(jì)管道阻力及加熱室內(nèi)靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失,忽略比熱在蒸發(fā)過程中的微小變化,以下同):1效:81.59℃;2效:66.64℃;3效:52.24℃。蒸發(fā)量分配:1效:3235kg/h;2效:1418kg/h;3效:1547kg/h。進(jìn)料量:S=(6200×35)/(35-12)=9434.78kg/h;取9435kg/h。第一級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:第二級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:熱量衡算(多次試算結(jié)果):用于第一效加熱用的蒸汽量按下式計(jì)算:式中D—蒸汽耗量,kg/h;C—物料比熱,kJ(kg·℃);C=3.8874kJ(kg·℃);T—進(jìn)料溫度,℃;T=92℃;t—料液沸點(diǎn)溫度,℃;這里按65℃計(jì)算;q—熱量損失,5%~6%,這里按總熱量的6%計(jì)算。則:生蒸汽耗量計(jì)算:G0=3582.94/(1+1)=1791.47kg/h(這里噴射系數(shù)μ=1)用于一效加熱的一效二次蒸汽量:用于二效加熱的一效二次蒸汽量及熱量:二效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:用于三效加熱的熱量:三效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:實(shí)際蒸發(fā)所需要的熱量與用于蒸發(fā)的熱量之比不低于99%可視為熱平衡,因此,不再試算。由于混流與逆流加料、出料與并流發(fā)生了改變,其熱量衡算過程與并流衡算過程也不相同。2.2.2標(biāo)準(zhǔn)1:3效2預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:料液蒸發(fā)時(shí)沸點(diǎn)溫度:1效:82℃;2效:67.5℃;3效:51.5℃。蒸發(fā)量分配:1效:3328kg/h;2效:1299kg/h;3效:1573kg/h。第一級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:Q1=7862×3.8874(70-51.5)=565410.67kJ/h(這里料液比熱取3.8873kJ/(kg·℃)第二級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:則:生蒸汽耗量計(jì)算:G0=3759.4/(1+1)=1879.7kg/h(這里噴射系數(shù)μ=1)用于三效加熱的熱量:1299×2339.128=3038527.3kJ/h三效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:2.2.3不同處理方法蒸汽耗量及熱敏性物料ndf預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:料液蒸發(fā)時(shí)沸點(diǎn)溫度:1效:82.7℃;2效:66.67℃;3效:51.54℃。蒸發(fā)量分配:1效:3393.5kg/h;2效:1274.5kg/h;3效:1532kg/h。第一級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:(這里料液比熱取3.8873kJ/(kg·℃)第二級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:熱量衡算(多次試算結(jié)果):用于第一效加熱用的蒸汽量按下式計(jì)算:則:生蒸汽耗量計(jì)算:G0=3799.4/(1+1)=1899.7kg/h(這里噴射系數(shù)μ=1)用于一效加熱的一效二次蒸汽量:用于二效加熱的一效二次蒸汽量及熱量:二效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:用于三效加熱的熱量:三效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:從上述不同進(jìn)料及出料方式可看出,三種不同種加料方法其蒸氣耗量分別是:并流加料法:1791.47kg/h;混流加料法:1879.7kg/h;逆流加料法:1899.7kg/h。蒸汽耗量依次增高,經(jīng)濟(jì)指標(biāo)(單耗kg/kg,即每蒸發(fā)1kg水分所消耗蒸汽的量)分別為:并流:0.29;混流:0.303;逆流:0.306。對(duì)熱敏性物料,一般不采用后兩種方法進(jìn)料及出料,如對(duì)牛奶來說,隨著濃度的增高,蒸發(fā)溫度的升高很容易產(chǎn)生結(jié)垢結(jié)焦,甚至引起熱變性。而對(duì)于其它一些料液如:味精生產(chǎn)中的谷氨酸二次母液、玉米浸泡液、葡萄糖漿等卻可以采用后兩種進(jìn)料及出料方式,這是由這些料液特性決定的,隨著蒸發(fā)溫度的降低其黏度增大,甚至還有可能產(chǎn)生少量結(jié)晶現(xiàn)象,這樣就可采用后兩種加料方式。3不同預(yù)熱分級(jí)的熱量分配絕大多數(shù)的料液是在比較低的溫度下進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)的。其進(jìn)料也有上述三種進(jìn)料方法,后兩種不常采用,因此,不再贅述,需要說明的是并流加料末效出料也是最為常見的一種加料方式。仍以上述的參數(shù)為例進(jìn)行闡述,其設(shè)備流程圖如圖4所示。預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算:共分4個(gè)預(yù)熱級(jí)將20℃料液預(yù)熱至沸點(diǎn)以上的溫度。料液蒸發(fā)時(shí)沸點(diǎn)溫度:1效:82℃;2效:67℃;3效:52℃。蒸發(fā)量分配:1效:3433kg/h;2效:1423kg/h;3效:1344kg/h。第1~4級(jí)預(yù)熱級(jí)的熱量計(jì)算分別是:用于第一效加熱用的蒸汽量按下式計(jì)算:則:生蒸汽耗量計(jì)算:G0=3803.86/(1+1)=1901.93kg/h(這里噴射系數(shù)μ=1)用于一效加熱的一效二次蒸汽量:用于二效加熱的一效二次蒸汽量及熱量:二效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:用于三效加熱的熱量:三效加熱蒸發(fā)實(shí)際所需要的熱量為:從上述熱量衡算可看出這種進(jìn)料方法隨著蒸發(fā)溫度的降低,各效蒸發(fā)量是逐漸降低。由于是低溫進(jìn)料,所以料液經(jīng)過逐級(jí)預(yù)熱溫升至沸點(diǎn)溫度以上才進(jìn)入蒸發(fā)器開始蒸發(fā)。其蒸氣耗量要比上述并流、混流加料法大,與完全的逆流的蒸汽耗量所差無幾。而本例最大優(yōu)點(diǎn)是利用了末效二次蒸汽對(duì)料液進(jìn)行了預(yù)熱,預(yù)熱后的蒸汽再進(jìn)入冷凝器中,這也大大降低了冷凝器的冷凝負(fù)荷,起到節(jié)能降耗的作用。從上述可看出雖然進(jìn)料溫度比較低,但蒸汽耗量增加并不明顯,這主要是因?yàn)槟┬ьA(yù)熱溫差比較大所帶來的效果。4蒸汽壓力的測(cè)定降膜式加料及出料方法不盡相同,其蒸氣耗量也有明顯差別,采取什么樣的加料及出料方法應(yīng)由料液的特性及工藝要求作出判斷及選擇。能用一般的生產(chǎn)工藝完成蒸發(fā)任務(wù),就沒必要采取比較繁復(fù)的加料方式。此外,料液的濃度及黏度也是決定蒸發(fā)器究竟采用幾效出料的關(guān)鍵。這樣才能使設(shè)備設(shè)計(jì)更趨于合理化,滿足不同料液的生產(chǎn)需要。(3)進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù):12%(4)進(jìn)料溫度:66℃(6)料液比熱按3.8874kJ/(kg·℃)計(jì)(7)使用蒸汽壓力:0.75~0.8MPaQ1=9435×3.8874(76-66)=366776.19kJ/h(這里料液比熱取3.8873kJ/(kg·℃)W—水分蒸發(fā)量,kg/h;W=3297kg/h;S—進(jìn)料量,kg/h;S=9435kg/h;R—加熱蒸汽潛熱,kJ/kg;R=2263.47kJ/kg;r—二次蒸汽汽化潛熱,kJ/kg;r=2301.926kJ/kg;Q2=7862×3.8874(92-70)=672380.3kJ/h熱量衡算(多次試算結(jié)果):用于第一效加熱用的蒸汽量按下式計(jì)算:D=[Wr-S·C(T-t)+Q2]q/R用于一效加熱的一效二次蒸汽量:3759.4-1879.7=1879.7kg/h用于二效加熱的