濃縮設(shè)備詳細(xì)論述

1、第七章 濃縮設(shè)備第一節(jié) 概述一、濃縮的概念：濃縮是從溶液中除去部分溶劑的單元操作， 是溶質(zhì)和溶劑均勻混合液的部分分離過程。濃縮過程中， 水分在物料內(nèi)部借對流擴(kuò)散作用從液相內(nèi)部達(dá)液相表面而后除去，最低水分含量約為30%（質(zhì)量），一般為穩(wěn)定狀態(tài)的過程。濃縮方法從原理上說分為： 平衡濃縮和非平衡濃縮兩種物理方法。 （ 1 ） 平衡濃縮是利用兩相在分配上的某種差異而獲得溶質(zhì)和溶劑分離的方法， 如蒸發(fā)濃縮和冷凍濃縮即屬此法。 其中蒸發(fā)是利用溶劑和溶質(zhì)揮發(fā)度的差異， 從而獲得一個有利的汽液平衡條件， 達(dá)到分離的目的， 在實踐上是利用加入熱能使部分溶劑汽化， 并將此汽化水分從余下的被濃縮溶液中分離出去， 這

2、種方法目前仍然是食品工業(yè)最廣泛應(yīng)用的一種濃縮方法。 冷凍濃縮是利用有利的液固平衡條件， 冷凍濃縮時， 部分水分因放熱而結(jié)冰， 而后用機(jī)械方法將濃縮液與冰晶分離。 蒸發(fā)和冷凍濃縮，兩相都是直接接觸的，故稱平衡濃縮。 （ 2）非平衡濃縮，是利用半透膜來分離溶質(zhì)和溶劑的過程， 兩相用膜隔開， 因此分離不是兩相的直接接觸， 故稱非平衡濃縮。 利用半透膜的方法不僅可以分離溶質(zhì)和溶劑， 而且也可以分離各種不同大小的溶質(zhì)，因此，統(tǒng)稱為膜分離。二、濃縮的目的：1. 除去食品中大量水分，減少包裝，貯藏和運輸費用。例如， 100T 含5%固形物的 番茄榨出汁 濃縮至含固形物28%的番茄醬，重量減至18 噸，體積縮

3、小與此相同。這樣可大大降低包裝，貯藏和運輸費用。2. 提高制品濃度， 增加制品的保藏性。 用濃縮方法提高制品的糖分或鹽分可使水分的活度降低， 使制品達(dá)到微生物學(xué)上安全的程度， 延長制品的有效保藏期。3. 濃縮經(jīng)常用作干燥或更安全的脫水的預(yù)處理過程。 這種情況特別適用于原液含大量水分， 而用濃縮法排除這部分水分比用干燥法更為節(jié)約時， 如制造奶粉時，牛奶先經(jīng)預(yù)濃縮至固形物45%52%以后再進(jìn)行干燥。4. 濃縮用作某些結(jié)晶操作的預(yù)處理過程。三、食品物料蒸發(fā)濃縮的特點：料液的性質(zhì)對蒸發(fā)有很大的影響， 特別是食品多屬生物系統(tǒng)的物料， 比一般化工遇到的物料更為復(fù)雜多變，在選擇和設(shè)計蒸發(fā)器時，要充分認(rèn)識這種

4、影響。食品物料的蒸發(fā)濃縮具有如下幾方面的特點：1. 熱敏性：生物系統(tǒng)的物料多由蛋白質(zhì)、脂肪、糖漿、維生素以及其他許多色、香、味成分所組成，這些物質(zhì)在高溫下或長期受熱時受破壞，變性、氧化等作用，從而降低產(chǎn)品的質(zhì)量。 所以， 許多食品的蒸發(fā)要嚴(yán)格考慮加熱溫度和加熱時間， 加熱溫度和加熱時間是不可分割的。 食品蒸發(fā)的安全性與此二因素同時相關(guān)， 這就是“溫時結(jié)合” 的概念， 即把溫度和時間作為統(tǒng)一體來考慮。 從食品蒸發(fā)的安全性看，力求“低溫短時” ，但還要考慮工藝上的經(jīng)濟(jì)性。在保證食品質(zhì)量的前提下，為提高生產(chǎn)能力，常采用“高溫短時”蒸發(fā)。由于料液的沸點與外壓有關(guān)，低溫相應(yīng)就是低壓， 所以真空蒸發(fā)是食品

5、工業(yè)蒸發(fā)應(yīng)用的顯著特點之一。 為了縮短蒸發(fā)操作時的加熱時間， 一方面必須縮小料液在蒸發(fā)器內(nèi)的平均停留時間， 另一方面， 還要解決局部性的停留時間問題。 關(guān)于這一點， 目前已發(fā)現(xiàn)長管膜式蒸發(fā)器在物料停留時間問題上具有很大的優(yōu)點，從而在食品工藝上獲得廣泛的應(yīng)用。2. 腐蝕性：特別是酸性食品， 如果汁、 蔬菜汁的濃縮， 設(shè)計蒸發(fā)器必須考慮腐蝕性問題，對于食品， 即使是輕度的腐蝕， 其所引起污染往往為產(chǎn)品規(guī)格所不允許。 一般蒸 發(fā)器接觸液體部分多采用不銹鋼結(jié)構(gòu)。3. 粘稠性：許多食品含有豐富的蛋白質(zhì)、糖份、果膠等成分，其粘稠性較高。高粘性物料的蒸發(fā)， 首先從流體動力學(xué)觀點看， 有一個層流傾向問題， 即

6、使物料受到強(qiáng)烈的攪拌， 傳熱附近總存在不能忽視的層流內(nèi)層， 這就會嚴(yán)重影響傳熱的速率。 同 時，由于上述原因，也還會產(chǎn)生結(jié)垢，局部停留時間等一系列問題。料液的粘稠 性隨濃度而增加， 隨著蒸發(fā)的進(jìn)行， 料液的粘度也必然逐漸增加， 所以蒸發(fā)過程 中的傳熱速率預(yù)期也逐漸降低。 對于粘性制品的蒸發(fā)， 一般采用由外力強(qiáng)制的循 環(huán)或攪拌措施。4. 結(jié)垢性：蛋白質(zhì)、糖、果膠等受熱過度會產(chǎn)生變性、結(jié)塊、焦化等現(xiàn)象。通常在傳熱面附近， 物料溫度最高。 發(fā)生這種現(xiàn)象就會在傳熱壁上形成污垢， 嚴(yán)重影響傳熱速率，解決結(jié)垢問題的積極措施就是提高液速，經(jīng)驗證明，在其他條件相同時，提高液速， 可顯著減輕污垢的形成， 這是由

7、于高液速的洗刷作用所致。 因此在可能發(fā)生嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象的情況下， 采用強(qiáng)制循環(huán)法是有效的。 另外， 對不可避免的結(jié)垢問題，必須有定期的清理措施。5. 泡沫性：某些食品物料沸騰時要形成穩(wěn)定的泡沫， 特別是真空蒸發(fā)和液層靜壓高的場合下更為顯著。泡沫易被二次蒸汽帶走，一方面污染其他加熱設(shè)備，另一方面，增加產(chǎn)品的損失， 嚴(yán)重時會造成不能操作。 一般， 可使用表面活性劑以控制泡沫的形成，也可用各種機(jī)械裝置以消滅泡沫。6. 易揮發(fā)成分：不少液體食品含有芳香成分和風(fēng)味成分， 其揮發(fā)性比較大。 料液蒸發(fā)時， 這些成分將隨同蒸汽一起逸出， 影響濃縮制品的質(zhì)量， 低溫濃縮雖然可減少香味成分的損失，但更完善的方法是要

8、取回收措施，回收后再摻入制品中。四、對蒸發(fā)設(shè)備的要求：1. 工藝上的要求：1）適應(yīng)物料性質(zhì)，符合工藝要求和食品衛(wèi)生；2）保證達(dá)到要求的濃度；2. 熱能利用上的要求：合理使用加熱蒸汽和二次蒸汽，降低全廠耗汽量和燃料耗用量。3. 設(shè)備結(jié)構(gòu)的要求：4. 在一定容積內(nèi)盡量增大其加熱面積，以減少金屬耗量和占地面積;5. 蒸發(fā)效能好，具有較高的傳熱系數(shù)，熱能利用率高；6. 結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝、維修和清洗方便；五、真空濃縮設(shè)備的分類：（一）根據(jù)加熱蒸氣被利用的次數(shù)分：1 .單效濃縮裝置2 .多效濃縮裝置3 .帶有熱泵的濃縮裝置圖m29三效真空降膜減埔設(shè)備I一咫01本環(huán)式A空系2水聚一灌料掌將我鉛 A第二費

9、分離器 A第一旗分即制了一第二軟蒸發(fā)器Hm二軟靛發(fā)群9-哥-觸蕙發(fā)青】。一將熱器11TMS第 1213一液料迸料盤 14-食品工廠的多效濃縮裝置，一般采用雙效、三效，有時，還常有熱泵裝置， 效數(shù)增加，有利于節(jié)約熱能，但設(shè)備投資費用增加，所以效數(shù)的確定，必須全面 分析，細(xì)致考慮。（二）根據(jù)料液的流程分：1 .循環(huán)式2 .單程式（三）根據(jù)加熱器結(jié)構(gòu)型式分：1 .盤管式濃縮器2 .中央循環(huán)式濃縮器3 .升膜式濃縮器4 .降膜式濃縮器5 .板式濃縮器6 .刮板式濃縮器六真空濃縮裝置操作流程1 .單效真空濃縮裝置：是由一臺濃縮罐、冷卻器和真空泵組成的。目前，果醬類生產(chǎn)中，采用這 種流程較多。圖7r以就耳

10、空蒸於海程1一斤腳需2f分離篁X-JtG卷鬢界離辦3一及*H2 .多效真空濃縮流程1）并流法：溶液與蒸汽的流動方向相同，即均由第一效順序至末效。特點：原料液由泵泵入一效罐。由于蒸發(fā)室壓力由一效至末效依次遞減，故料液在效間流動不需用泵；由于料液沸點依效序遞降，因而當(dāng)前效料液進(jìn)入后效時，便在降溫的同時放出其顯熱，供一小部分水分汽化（自蒸發(fā)），可產(chǎn)生更多蒸汽，由于后效溶液濃度較前效大， 且溫度低，使傳熱系數(shù)降低，影響傳熱（末 效蒸發(fā)困難）。但高濃度料液處于低溫對濃縮熱敏食品是有利的。2 .逆流法：此法料液和蒸汽流動方向相反，即原料由最后一效進(jìn)入，依次用泵送入前效，最后的濃縮制品從一效排出。蒸汽由一效

11、進(jìn)入，一效汁汽進(jìn)入二效，？?，最后一效汁汽進(jìn)入冷凝器。特點：隨著料液向前流動， 濃度愈來愈高，而蒸發(fā)溫度也愈來愈高。 故黏度增加沒 有順流的顯著。這對改善循環(huán)條件， 提高傳熱系數(shù)有利。 但高溫加熱面上濃溶液 的局部過熱有引起結(jié)焦和營養(yǎng)物質(zhì)破壞的危險。效間料液流動要用泵，沒有字蒸發(fā)，水分蒸發(fā)量稍減。適宜處理黏度隨溫度和濃度變化較大的溶液，不宜處理熱敏性物料。*3】。料施生效設(shè)備流程面圖牌UT7逆糠實效設(shè)蓍而再婚留3 .平流法：此法每效都平行送入原料液和排出成品。蒸汽的流向由一效至末效依次流 動。此流程適用于在蒸發(fā)過程中伴有結(jié)晶析出的溶液。國624平澹去效流程簡圖4 .混流順逆流并用。此法對黏度相

12、當(dāng)高的料液很有用處。特點：在料液黏度隨濃度顯著增加的場合下，可采用混流。圖8-17混流多效設(shè)備淹程筒圖5 .有額外蒸汽引用的多效蒸發(fā)流程在多效蒸發(fā)流程中，有時將一效的二次蒸汽引出一部分用作預(yù)熱蒸發(fā)器的進(jìn) 料，或用做其他的加熱目的。這種中間抽出的二次蒸汽，稱為額外蒸汽。從蒸發(fā)設(shè)備中引出額外蒸汽作為它用， 是一項考慮工廠全局， 提高熱能經(jīng)濟(jì) 利用的措施。在只需較低溫度和壓力的蒸汽就能滿足要求的地方，直接使用高壓、高溫水蒸汽經(jīng)過減壓是不經(jīng)濟(jì)的。 多效蒸發(fā)操作具有蒸汽減壓的作用， 所以可按 要求引出所需的二次蒸汽。在多數(shù)場合下，額外蒸汽自第一效、第二效引出。第一節(jié)真空濃縮設(shè)備一、標(biāo)準(zhǔn)式濃縮罐（一）作用

13、原理：料液經(jīng)過加熱管加熱，水分汽化，料液比重變小，而中央降液管中料液沒被加熱至沸騰（料液比重較大）。由于傳熱產(chǎn)生重度差，形成物料在加熱管和降液管中的循環(huán)，將水分蒸發(fā)，達(dá)到濃縮的目的。而加熱蒸汽釋放出潛熱后，變成水，從底部排出管排出。（二）結(jié)構(gòu)由加熱室和蒸發(fā)室組成。1.加熱室：由加熱管、中央降液管和上下管板組成。管子在管板上的排列有三種方式：三角形排列、正方形排列和同心圓排列。因為三角形排列裝的管數(shù)多，而且為錯列，所以多用等邊三角形排列法。管子中心距約為管子外徑的 1.3倍。中央降液管與加熱管一般采用脹管法或焊接法固定在上下管板上，從而構(gòu)成一個豎式加熱管束。（二）管子在管板上固定的方法管子與管板

14、的固定方法是蒸發(fā)罐中列管式加熱器制造中的最重要的問題。這不僅是由于管子數(shù)量多而耗費工時多，更重要的是必須保證管子和管板連接牢固而不發(fā)生泄漏，否則會給生產(chǎn)及操作帶來嚴(yán)重故障。目前采用的固定方法一般為脹接法和焊接法兩種，在高溫高壓時，有時采用脹接加焊接的辦法。TH2型Ifi用式靠度H1一底岸 5-4 一升汽室 fiutrs enudt jftnajp »-w* i中央陣震管 to卻也 于ii一扣拈力外號ii-jinAo m一汽現(xiàn)素出口 I，一出傅青圖8T1管子之間的面積S）三箱形排列 （b）正方港排列1、脹接法脹接法或稱脹管法， 是利用脹管器擠壓在伸入管板孔中的管子端部， 使管子端部發(fā)生

15、塑性變形，孔板同時發(fā)生彈性變形。取去脹管器后，管板孔彈性收縮，管子與管板間就產(chǎn)生一定的擠壓力， 緊密地貼在一起而達(dá)到緊固密封的目的。 圖8 4 表示脹管前后管徑增大和受力情況。脹接法一般多用在壓力低于 40 公斤厘米2 和溫度低于300 的條件下。高溫時不宜采用， 因為高溫使管子與管板產(chǎn)生蠕變， 脹接應(yīng)力松馳而引串連接處 泄漏。蒸發(fā)罐的加熱面積較大，而管徑較小，因而都用脹接。2 、焊接法當(dāng)溫度高于300或壓力高于40 公斤厘米2 時，一般采用焊接法。焊接法的優(yōu)點是在高溫高壓， 下仍能保持連接的緊密性； 孔板加工的要求低， 可節(jié)約孔的加工工時；焊接工藝比脹管工藝簡便，在壓力不太高時可使用較薄的管

16、板。因此焊接法已得到越來越廣泛的采用。 但焊接法由于在焊接接頭處產(chǎn)生的熱應(yīng)力可能造成應(yīng)力腐蝕和破裂，同時管子與管板孔間存在間隙，如圖8 5 所示，這些間隙中流體不流動，容易造成“間隙腐蝕” 。為了消除這一間隙，可考慮先脹管然后再焊，但這樣做法實際上很少采用。( 三)管板與殼體的連接管板與殼體的連接方式通常有兩種：一是不可拆的連接；另一種是可拆的連接。常采用不可拆的連接方式， 可拆的連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 很少采用。 不可拆的連接方式是兩端管板直接焊接在殼體上；也有把管板延伸到圓周外兼作法蘭的。對于直徑大于 3 米的蒸發(fā)器， 為了提高傳熱效果， 在管間可增加若干擋板或留有蒸汽通道， 同時， 配合不凝結(jié)氣

17、體排出管的合理布置， 有利用加熱蒸汽均勻 分配，冷凝水的及時排出。不凝氣的排除與排氣管的裝置蒸發(fā)罐所用的加熱蒸汽，不管是第一效所用的乏汽或其它各效所用的汁汽,都或多或少地夾帶有一些不凝縮的氣體。這些不凝氣的來源有幾方面： (1) 溶解于入爐水中的空氣，但數(shù)量不多； (2) 溶解于物料中的氣體及有機(jī)物分解而釋放出來的氣體混入汁汽中； (3) 從罐體的各接口、閥門及視鏡處漏入的空氣，這是不凝氣的最主要來源。蒸發(fā)罐的真空度愈大，漏人的氣體也愈多。也就是說，從第一效至最后一效，汁汽中的不凝氣的含量是逐效遞增的。如果不把進(jìn)入汽鼓中的不凝氣有效地排除， 將會積聚在汽鼓內(nèi)部， 在很短時間內(nèi)， 就會使蒸發(fā)罐的

18、蒸發(fā)能力大大下降。 這是由于加熱蒸汽中含有不凝氣體時,管壁上形成一層氣膜, 其傳熱系數(shù)大大降低之故。 不凝氣體對傳熱系數(shù)的影響見圖 9 7，圖中橫坐標(biāo)表示蒸汽中含有的不凝氣體的重量百分?jǐn)?shù)，縱坐標(biāo)為含不凝氣的蒸汽的給熱系數(shù)與潔凈蒸汽的給熱系數(shù)的比值。 由圖中可以看出， 當(dāng)蒸汽中的不凝氣含量為1%時，其給熱系數(shù)僅為潔凈蒸汽的給熱系數(shù)的45%， 給熱系數(shù)的降低不僅是由于不凝氣的導(dǎo)熱系數(shù)較小， 而且由于不凝氣的存在， 降低了蒸汽 的分壓，從而降低了加熱蒸汽的溫度所致。因此，在加熱室的設(shè)計中，應(yīng)考慮到把不凝氣充分排除。對于用乏汽加熱的加熱室，例如第一效蒸發(fā)罐加熱蒸汽壓力比大氣壓力為高，不凝氣的含量又比較

19、少，可在遠(yuǎn)離進(jìn)口的地方安裝一根排氣管( 圖 9 8) 把不凝氣排至大氣。對于用汁汽加熱的其他各效的加熱室，一般必須在幾個地方安裝幾根排氣管。 這種排氣忘應(yīng)選擇在不凝氣集中積聚的地方。 把物料液面降低至剛剛蓋過管板，從視鏡觀察，不凝氣積聚的地方，沸騰較差。由此可以確定不凝氣排除點的位置，也可以按照加熱室中管子排列的方式及蒸汽流動的情況確定排氣點。這不僅對不凝氣體排除較好，且加快蒸汽的流速?？諝獗日羝?，一般積聚于加熱室的下部， 而氨氣比蒸汽稍輕， 積聚于加熱 室的上部。為了把重量不同的不凝氣排出，應(yīng)在不同的高度設(shè)排氣管。為要排出不凝性氣體， 必須要有一個壓力差。 在真空狀態(tài)下排氣系統(tǒng)有較大 的壓

20、力差，排氣管可接至同一效的汁汽室。有些廠把各效的不凝性氣管全部接到末效的真空管去。這種排氣系統(tǒng)有較大的壓力差，但被不凝氣帶走的蒸汽量較多，是其缺點。排氣管的尺寸，應(yīng)逐效增大。汽凝水的排除：蒸汽在汽鼓中冷凝，釋出汽化潛熱，使糖汁加熱蒸發(fā)。已凝結(jié)的汽凝水必須 及時地，完全地排出，否則會有部分汽凝水積存在汽鼓內(nèi)， 減少了有效的加熱面 積，這不但影響蒸發(fā)效能，而且對管子起腐蝕作用。汽凝水的排出，應(yīng)盡可能靠近下管板的地方，能低于下管板更好。這樣可把 汽鼓中的汽凝水全部排出，避免子汽鼓內(nèi)積水。排出口通常安裝在汽鼓下方。汽凝水排出口的數(shù)目， 視蒸發(fā)罐的直徑而定， 直徑小的兩根，直徑大的用四 根。汽凝水從排出

21、口流出的速度不應(yīng)大于0.6米/秒，可按此確定排水口的截面。排出總管(如圖917中的T)的流速可大些，但也不宜大于0.8米/秒?？?b)圖8Y脹管前后示意酬(叫眼管前(垃管將9-13汽鼓中的黑汽通道(*)一邊進(jìn)汽 (b)兩邊選汽中央循環(huán)管的截面積，一般為加熱管總截面積為40%100%加熱管多采用直徑2575毫米，長0.62米，材料：不銹鋼。一擋板?一氨管把酷汽鼓擋板型式<2>I 一酉板2-蒸汽通道1 1, & 5一氨管位置 *-不魏汽停滯區(qū)朗Q-16從汽蚊冏邊排出 汽現(xiàn)水的裝置 1一管標(biāo)$-坤善督于2 .蒸發(fā)室便于汽液進(jìn)行分離,在加熱室上方有一定空間，保證料液有足夠的蒸發(fā)空間

22、, 防止料液被二次蒸汽帶走，故有一定的高度要求，即不應(yīng)小于從沸騰表面被蒸汽 帶出液滴升高的距離，理論上還沒有確切的計算方法，另外，還要考慮清洗、維修加熱管的需要，一般取加熱面長的1.11.5倍。3 .鋪集器：其作用：防止蒸發(fā)過程中形成的細(xì)小液滴被二次蒸汽夾帶逸出，保證二次蒸汽純潔，有利于提高一效的傳熱效果，也減少料液的損失。（三）特點：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。液面容易控制。傳熱效果較好，投資費用較少。但清洗檢修困難。黏度大時循環(huán)效果很差，循環(huán)速度低。降液管徑較大， 使汽鼓的結(jié)構(gòu)不夠緊湊。且因溶液的循環(huán)使蒸發(fā)器中溶液濃度總是接近于完成液 的濃度，黏度較大，溶液的沸點高，傳熱溫差減少，影響了傳熱效果。

23、二盤管式濃縮罐1.結(jié)構(gòu)放乳a 6-14盤管式施縮設(shè)備1 一汽水分離器2-加耨盤管H體4一舞發(fā)富5一泡沫捕集耦它是乳品廠較早采用的一種真空單效濃縮裝置。在罐體內(nèi)有盤管，管內(nèi)通加熱蒸汽，對物料加熱。盤管一般由45組分層排列，每組有1-3圈。盤管的蒸汽進(jìn)口和凝結(jié)水出 口有兩種形式：盤管多采用扁平橢圓形截面，以減少罐內(nèi)流體自然循環(huán)阻力，而且便于清洗。各層盤管單獨用閥門控制，可根據(jù)料液面來調(diào)節(jié)加熱面。(圖)2 .特點(1)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，易于控制(2)可根據(jù)料液量，可任意開啟各排管的加熱蒸汽，以滿足操作需要；(3)鍋內(nèi)物料濃度均勻，特別適用于粘度高的物料濃縮；(4)間歇出料，物料受熱時間長，對產(chǎn)品質(zhì)

24、量有影響(5)設(shè)備體積較大，清洗不便，尤其結(jié)垢清洗更困難圖6-15盤管的進(jìn)出口布置三、夾套加熱室?guī)嚢鑶涡饪s裝置在下鍋體外壁有一夾套，在夾套間通入加熱蒸汽，對鍋內(nèi)料液進(jìn)行濃縮， 同時通過橫臥在下鍋體的攪拌器不斷進(jìn)行攪拌，以強(qiáng)化流動，不斷更新加熱面外的料液，從而提高濃縮效果和保證產(chǎn)品質(zhì)量，攪拌轉(zhuǎn)速為1020rpm,攪拌器上有四個漿葉，漿葉與加熱面的距離為570mm優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，操作控制容易缺點：加熱面積小，生產(chǎn)能力低，不能連續(xù)生產(chǎn)四、膜式濃縮罐上述幾種濃縮罐，溶液在罐內(nèi)停留時間比較長，對熱敏性物料易產(chǎn)生分解變質(zhì)。膜式罐的特點是，溶液通過加熱罐的速度快，或只通過加熱管一次，不做循 環(huán)，溶液在加

25、熱罐壁上呈膜狀蒸發(fā)速度快（液體在罐內(nèi)只停留幾秒或幾十秒），但傳熱效率高，對處理熱敏性物料特別適宜?，F(xiàn)已成為國內(nèi)外廣泛應(yīng)用的先進(jìn)蒸發(fā)設(shè)備。其形式較多，如升膜式、降膜式、刮板式、離心式、和薄板式等，下面 著重介紹升膜式、降膜式。1 .升膜式濃縮罐：結(jié)構(gòu)：由加熱室、二次蒸汽分離室及循環(huán)管組成。工作原理：原料由加熱室下部進(jìn)料進(jìn)入加熱管內(nèi)，加熱管外部通入加熱蒸汽，將熱量傳給管內(nèi)的料液，氣凝結(jié)為水，料液被加熱沸騰，便迅速汽化，所產(chǎn)生的 二次蒸汽及料液，在管內(nèi)高速上升（常壓下，管的出口處二次蒸汽速度為 20-50m/s ,在減壓真空狀態(tài)下，可達(dá) 100-160m/s ）,濃液被高速上升的二次蒸氣 所帶動，沿

26、管內(nèi)壁成膜狀上升不斷被加熱蒸發(fā)。這樣料液從加熱器底部至管子頂 部出口處，逐漸被濃縮，濃縮液以較高的速度以切線方向進(jìn)入蒸汽分離室，濃縮液從分離器底部排出，二次蒸汽從頂部排出， 也有的將濃縮液的一部分通過循環(huán)泵，再進(jìn)入加熱器底部，繼續(xù)濃縮。一般料液在管中的長度只達(dá)管子高的1/41/5。加熱管的直徑、長度選擇要適當(dāng)，一般長管式管長為 68m短管長為34s 管徑為4 3050mm管長與管徑之比l/d = 100150。加熱器安裝于分離室外側(cè)， 便于檢修。操作時要注意控制進(jìn)料量和溫差。如果進(jìn)液量過多，加熱蒸汽不足，則管子的下部積液過多，會形成液柱上升而不能形成液膜。失去液膜蒸發(fā)的特點。使傳熱效果大大下降

27、。如果進(jìn)液量過少，會發(fā)生原壁一一（斷膜干壁）結(jié)焦現(xiàn)象。溫差過大，蒸發(fā)量過大，就產(chǎn)生結(jié)焦。從而降低傳熱效果。特點：1 .料液在管內(nèi)上升速度快，液膜薄，傳熱系數(shù)高（達(dá) 20003000w/m2 C）2 .靜壓影響小，溫差損失小。3 .物料在管內(nèi)停留時間短，從而減少了熱敏性料液分解的危險，產(chǎn)品質(zhì)量好。4 .料液在管內(nèi)速度較高，能防止結(jié)垢的形成及粘性料液的沉淀。5 .管子長清洗不便，操作較難。6 .蒸汽出口速度快，霧沫夾帶嚴(yán)重。7 .要求有較大的溫差，以產(chǎn)生大量蒸汽推動的膜攀升。8 .對罐內(nèi)液位變動很敏感。入料、真空、操作等必須很穩(wěn)定，否則會結(jié)焦。因此，升膜式罐雖然有很多優(yōu)點。但仍沒有廣泛應(yīng)用。2 .

28、降膜式濃縮罐降膜式蒸發(fā)罐是在升膜式罐的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1）工作過程：料液同加熱器頂部加入，液體在重力作用下，沿管內(nèi)壁成液膜狀圖55升膜式蒸發(fā)器1聶發(fā)室2分離需向下流動，液膜被加熱蒸汽加熱蒸發(fā)，汽體迅速脫離加熱面（液膜），沿管子向下流動，汽液進(jìn)入蒸發(fā)分離室，進(jìn)行分離，二次蒸汽由分離室頂部排出，濃 縮液則由底部抽出。2）構(gòu)造：主要由分配室、成膜裝置、加熱室和汁汽室構(gòu)成。（1）成膜裝置為了使料液能均勻分布于各加熱管，沿管內(nèi)壁流下，所以在管的頂部或管內(nèi) 安裝降膜分離器（成膜器）。一一成膜裝置是降膜蒸發(fā)器的最主要的部件，其型式有（在管子的端部設(shè)置加料分布裝置）：0導(dǎo)流管為一有螺旋形溝槽的圓柱體。（2導(dǎo)

29、流管下部是圓錐體， 此錐體底部內(nèi)凹，以免沿錐體面流下的液體再向中央聚集。一一倒錐體導(dǎo)流裝置。（3分布器（齒形導(dǎo)流裝置）依靠齒縫使液體沿加熱管內(nèi)壁成水膜狀流下。（4分配板式導(dǎo)流裝置一個多孔板，孔的位置正好交錯于加熱管口。完成液圖54降膜蒸發(fā)器1一加熱室2一分離聘圖&1I費庫分布器結(jié)構(gòu)一進(jìn)液口 2揄拉管It餐4液體人口 5分散改日一管板 加熱暫且一器壁9一支慚1Q一甘根11 一加熱管12一靜流管lAiU箱管 14 一等感性11首折1-箱孔分布梗17一管板18一域面靜流楨1H加達(dá)管20-ff®tn成膜裝置對提供其傳熱效果有很大的作用，但增加清洗管子的困難。（2）降膜式濃縮罐加熱管徑

30、，管長，原子排列方法和管子的固定方法：一般加熱管的直徑采用4 3050mm（但不宜采用直徑小于 20mm勺管子。因 為過細(xì)清洗困難，過粗體積大，傳熱面積?。鼙诤駷?.52mm加熱管的長度，根據(jù)設(shè)備的型式而定，循環(huán)式的一般管長取34mm對單程的（即不循環(huán)的），因經(jīng)蒸發(fā)后，流下的液體基本達(dá)到需要的濃度，所以管子要 有足夠的長度，才能保證傳熱效果，一般管長取68mo加熱管的排列方法，有正三角形和同心圓排列法。管子的固定，有脹管法和焊接法，多為前者，便于換管。管子間距：脹管法 t =1.31.5d外焊接法t =1.25 d外加熱室的內(nèi)徑：口內(nèi)=t （b-1 ） +4d 外 b-管板直徑方向的管數(shù)

31、d外-管子外徑3）特點：（1）物料停留時間短（45S）,更能保證產(chǎn)品質(zhì)量，更適宜粘度 較多的料液濃縮。（2）管壁生成氣泡易脫離加熱面（因液膜由汁汽的推動而沿壁迅速 流下）（膜?。?，故傳熱效果好，且垢層生成慢。（3）液量必須控制足夠大且均勻，否則易蒸干，降低傳熱效果。3.刮板薄膜蒸發(fā)器立式，臥式由轉(zhuǎn)軸，料液分配盤，刮板，軸承，蒸發(fā)室和夾套加熱室所組成。加熱室是一夾套圓筒體，分成幾段加熱區(qū)，采用不同壓力加熱蒸汽來加熱（有 利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量）圓筒直徑為300800mm加熱室圓筒體內(nèi)表面，必須經(jīng)過精加工，圓度偏差在0.050.2mm,保證刮板的熱面之間的最小間隙在 1.5 ± 0.3mm,

32、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速一般在 350800rpm。刮板一 般有48塊，刮板與軸安裝時有一導(dǎo)向角約 10。分配盤帶孔葉板固定在軸上，工作過程：料液從上部的進(jìn)料泵進(jìn)入，落在隨軸轉(zhuǎn)動的分配盤上。在離心力的作用下， 被拋向夾套加熱室的內(nèi)壁，這時料液受重力作用，沿著器壁向下流動，同時，裝在轉(zhuǎn)軸上的刮板， 把料液沒刮成薄膜， 最后流集于底部。 濃縮過程中產(chǎn)生二次蒸汽， 可與濃縮液流進(jìn)入汽分離器， 或以遞流方向上升到罐頂部， 經(jīng)旋轉(zhuǎn)的帶孔葉板，把夾帶的汽液分離，從頂部排出，進(jìn)入冷凝器。特點：1.料液在濃縮時成膜狀，且不斷更新，總傳熱系數(shù)較多，K= 11633489W/m2 k 。2. 料液在加熱區(qū)域彳留時間短，245s。

33、（時間隨罐的高度，舌I板的導(dǎo)向向角，轉(zhuǎn)速等而變化）3. 可處理粘度大的物料（適于易結(jié)晶，結(jié)垢，高粘度熱敏性物料）4. 可在傳熱溫差很小情況下操作，消除結(jié)垢現(xiàn)象5. 設(shè)備成高多，不易清洗。只用于單效蒸發(fā)，耗汽量大。6. 片式蒸發(fā)器由薄板式換熱器和分離器組合而成。 國外使用很普遍， 它已廣泛用于食品工業(yè)特別是乳品工業(yè)。屬于一種液膜式濃縮設(shè)備之一。特點：1）靈活性大。傳熱面可按需要隨意增減。2）整個裝置面需廠房高度小。3）具有良好的衛(wèi)生結(jié)構(gòu)設(shè)計，傳熱面拆洗方便。4）可進(jìn)行多效操作。5）需時間短（約1 分鐘） ，利于保存產(chǎn)品質(zhì)量及風(fēng)味。有如下局限性：1）因密封墊為橡膠制品，故不能處理有機(jī)溶劑溶液和高溫

34、物料。2）因板間隙小，不宜處理帶固體顆粒的懸浮液，就對一般物料上裝有過濾器。3）生產(chǎn)能力受限制。7. 離心式薄膜蒸發(fā)器（略）其結(jié)構(gòu)類似片式離心機(jī)特點：1）傳熱效率高，蒸發(fā)溫度大，液膜厚0.1mm。2）物料停留時間短（12s）,適合處理熱敏性物料。3）不適用粘度大，易結(jié)晶、結(jié)垢物料。4）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高。第三節(jié) 真空濃縮裝置的附屬設(shè)備真空濃縮裝置的附屬設(shè)備主要包括：捕集器、冷凝器、水力噴射器、蒸汽噴射泵和真空泵。一、 捕集器它安裝在濃縮罐的蒸發(fā)室頂部或側(cè)面。 其作用是防止蒸發(fā)過程中細(xì)小液滴被 二次蒸汽帶走，以減少料液損失，污染管路和次效的加熱面。捕集器的類型有：慣性型、離心型和表面型三大類。對捕

35、集器的要求：1）有足夠的接觸表面，或產(chǎn)生足夠的離心力，或適當(dāng)改變其流向流速，能夠分離和捕捉汁汽中的霧沫。2）能夠順利除去捕集的液體，且回流管必有液封（因為捕集器中的壓強(qiáng)比罐中稍低）。3）汁汽通過的阻力小，壓強(qiáng)損失小。4）易于拆洗，沒有死角，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，金屬消耗少。（一）慣性型捕集器（圖中（1） （2）它是在二次蒸汽流經(jīng)的管道上，在其內(nèi)設(shè)置若干檔板， 使帶有液滴的二次蒸汽，多次突然改變方向。同時與檔板碰撞。由于液滴慣性較大，在突然改受流向 時，便從氣流中甩去，從而與氣體分離。為了提高分離效果，一般捕集器的直徑比二次蒸汽的直徑大2.53倍。阻力損失較大。汽流速度較大時，捕汁效果尚好。（二）

36、離心型捕集器（圖中（3）IRAK郭沖2篇”鮑種示意甩* 一二* 和園 u-，布第金曲 一塌山fl新式出T-#*n 3一/形狀與旋風(fēng)分離器相似。帶有液滴的二次蒸汽沿分離器殼壁成切線方向?qū)耄箽饬鳟a(chǎn)生回轉(zhuǎn)運動，液滴在離心力作用下被甩到分離器的壁上，沿壁流下回蒸發(fā)器。二次蒸汽由頂部排出。與慣性型相似，只有在蒸汽速度很快（一般1230m/s）,真空操作時為6070m/s）時，操作性能才較好。阻力損失較大（一般為40100mmH駐）（三）表面型捕集器（圖中（4）在捕集器內(nèi)裝有多層金屬絲或瓷環(huán)。當(dāng)二次蒸汽通過網(wǎng)時， 液滴被黏附在網(wǎng)上。特點：是汽速較小，但清洗較困難。所以食品行業(yè)中用的少。特點是汽速較小，

37、但清洗較困難，所以食品行業(yè)中用的少。（四）捕集器容積負(fù)荷計算A= （W 峋 Nd（m3 /hm 3 ）（單位時間內(nèi)，單位捕集室體積所能處理的二次蒸汽體積量）式中：W水的蒸發(fā)量，即二次蒸汽量（Kg/h）Vb二次蒸汽比容（m3 /kg ）Vd捕集室的容積（m3 ）一般離心式捕集器 A= 40004500m3 /hm 3 ,其他類型的為 A= 800012000 m3 /hm 3。二、冷凝器作用：將真空濃縮罐所排出的二次蒸汽進(jìn)行冷凝形成真空，并將其中不凝結(jié)氣體分離排出，使?jié)饪s罐獲得足夠低的壓力和沸點。冷凝器按冷凝方式可分為：表面式一一蒸汽與冷水不接觸，類似單程換熱器。接觸式一一又稱混合式，蒸汽與冷水

38、直接混合。接觸式又分為：干式一一不凝結(jié)氣體與冷水分別排除，不凝結(jié)氣由機(jī)械泵抽走。 如隔板式冷凝器。濕式一一不凝結(jié)氣和冷水一起排出。如水噴射冷凝器。（1） 大氣式冷凝器（隔板式冷凝器）1 .構(gòu)造它是一個有圓錐形頂、底的圓筒，在內(nèi)部不同高度上交錯裝有38層圓缺形隔板（越往上，板距越小，因為汽量減少）。角塊隔板的邊緣上裝有可調(diào)的溢流堰。冷水進(jìn)入一個圓柱形容器， 然后入冷凝器，以防冷水進(jìn)入時產(chǎn)生脈沖波動。2 .工作原理冷水從最高一層板進(jìn)入， 經(jīng)過溢流堰，如瀑布一樣逐板淋下， 二次蒸汽從最 下一塊板的下面上升與水接觸冷卻凝縮，熱水（冷凝水）從底部的氣壓管排出， 不凝結(jié)氣經(jīng)分水器，用真空泵排出。注息：冷凝

39、器底部的斜度對冷凝器的穩(wěn)定操作有很大的影響。據(jù)資料介紹，具70。錐形底的冷凝器較 30。錐形底的冷凝器所處理的水量 可增加一倍，而無“架橋”現(xiàn)象發(fā)生，真空穩(wěn)定。當(dāng)斜度較小時，例如小于 30° ,進(jìn)入氣壓管的水流會在入口處形成“架橋”現(xiàn)圖83。砥板式冷舞箱象，即水把氣壓管中液面上方的蒸汽阻住，使它不能向上流動，而形成“汽袋” 當(dāng)“汽袋”上方的積水不斷增加時， 水壓也不斷增加，當(dāng)水壓增加到一定程度時， “汽袋”被壓破（此時可研制汽錘聲），隨著積聚在上面的水迅速流入氣壓管中， 引起真空突然升高，這種現(xiàn)象不斷出現(xiàn)時，真空就會被動。氣壓泵宜垂直，最好不要作90°角的轉(zhuǎn)彎，以免增加排水

40、的阻力。角度小于45。，且轉(zhuǎn)彎處應(yīng)在液面下，以免增加排水的阻力。（否則，在轉(zhuǎn)彎處有“架橋”現(xiàn)象發(fā)生）。圖9-31冷凝器氣壓管入口的“架橋”現(xiàn)象第郴現(xiàn)象2氣袋*一水位氣壓泵應(yīng)高于10ml以平衡冷凝器的真空度與大氣壓之差。氣壓管末端必須 浸在水箱的水封，以防空氣漏入，并能使排水自動排出器外。分水器的排水管可接到氣壓管的水封段中或直接到水箱。3 .冷凝器的計算（1）冷卻水量計算可通過冷凝器的熱量衡算得：D （i-c 水 t ） =WCK（t ?-t ?）（水熱始可用水溫表示，且不考慮不凝氣的熱量及熱損失）D(i C7Kt2)& ti)C 水(Kg/h )式中：D進(jìn)入冷凝器的蒸汽量（Kg/h）

41、i 蒸汽熱焰（J/Kg）t?冷水溫度（C）t?冷凝水溫度（C）W-冷水耗量（Kg/h）（2）冷凝器尺寸的確定55m/s）求a 9-36冷凝器的尾 管高度直徑：可根據(jù)蒸汽量和蒸汽去冷凝器內(nèi)通過自由截面的速度(為出自由截面積。自由截面積取總截面積的6075%4D3600式中：d-冷凝器筒體直徑(向D1冷凝的蒸汽量(Kg/h)P -蒸汽密度(Kg/cm3)V-蒸汽流速(m/s),取 15-20隔板寬度B:d B= 50mm2冷凝器高度：可根據(jù)隔板數(shù)和隔板距離來確定。而隔板的數(shù)目，是按冷卻水的出口溫度而定，一般為6-7塊。隔板間距可參閱有關(guān)資料。各接管直徑可按下列流速計算，二次蒸汽流速4050m/s,

42、不凝氣體流速15m/s;冷水流速1m/s;氣壓管中流速 0.3m/s。關(guān)于不凝氣體的計算(對混合式)：G=0.000025 (D+W +0.01D(Kg/h)或：Vh=0 .010.002( D+W 0.8D(m3/h )式中：Gh 不凝氣體的重量流量（Kg/h）Vh- 不凝氣體體積流量（mm/h ）W-冷水量 （Kg/h ） D 二次蒸汽量（Kg/h ）氣壓長度與直徑：氣壓的高度取決于冷凝中的真空度因為 P=P-B+H/13.6所以 H=13.6B （m）一般 H>10.5m氣壓管的直徑按水流流速V=0.3m/s計算。排水池的大?。?）氣壓末端開水底部應(yīng)不少于氣壓管的直徑，2）因需氣壓

43、管要浸入水池深度為1m時，則水池的水量，應(yīng)比冷凝器、分離器和氣壓管的容積大50%（二）水噴射冷凝器4 .結(jié)構(gòu)及工作原理結(jié)構(gòu)如右圖，它由噴嘴（多個）、噴嘴座、水室、汽室、混合室、喉管、擴(kuò)壓管和尾管組 成。工作時，借助離心水泵的動力，將水壓入噴嘴，由于噴嘴斷面積小，以高速 （1530m/s）射入混合室及擴(kuò)散室，后進(jìn)入排水管中。這樣在噴嘴出口處，形 成低壓區(qū)域，因此會不斷吸入二次蒸汽，由于二次蒸汽與冷水之間， 有一定溫度差，兩者進(jìn)行熱交換后，二次蒸汽凝結(jié)為冷凝水，同時夾帶不凝結(jié)氣體，隨冷卻 水一起排出。這樣既達(dá)到冷凝，又起到抽真空作用。圖S-34噴射式冷凝器I一水空之一噴嘴3_旗琳座板4 一汽室5聯(lián)

44、管6尾管噴嘴的大小與冷凝器的冷凝能力，吸入冷水的水質(zhì)有關(guān)。噴嘴排列是否恰當(dāng),對抽氣效果有很大影響。與水質(zhì)較好、冷凝能力較小時，可采用直徑較小的噴嘴,反之應(yīng)采用直徑較大的噴嘴。一般以。1620m仙宜，噴嘴以一定傾斜角度，（聚焦）按同心圓排列，一般為13圈。喉部直徑大小與操作要求的真空度有關(guān)，在600700mmHg寸，喉部截面積與噴嘴出口總截面積之比為34。特點：1）結(jié)構(gòu)簡單易制造。2）不同真空泵，設(shè)備投資少 3）無運動部件， 不產(chǎn)生機(jī)械故障，4）產(chǎn)生真空度隨水溫而變（水溫為40c時，真空可達(dá)650mmHg 柱;45 c時，不超過630mmHg 5）需配備揚程為 5060m水柱的離心泵；6 ）兼有

45、 冷凝和抽真空的雙重作用。7）冷卻水耗量大，清潔度要求高 ；8 ）安裝高度數(shù)低。5 .安裝時注意事項二次蒸汽的吸入管徑，可按蒸汽流速5080m/s,選擇管徑，要求盡量減少阻力損失。從離心泵至噴射器的冷水進(jìn)入管路，應(yīng)盡量減少管件，使阻力損失減小。排水管要求垂直而無彎頭。如果必須曲折，折角常用30。（w 45o）,且轉(zhuǎn)折不多于2次。各接口要求嚴(yán)密，無泄漏。6 .設(shè)計計算水噴射冷凝器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但其效能受水量，水壓、水溫、結(jié)構(gòu)等因素影 響很大，故設(shè)計，安裝，使用的要求較高。1）冷卻水量及噴嘴流速（1）冷卻水量同樣可用公式：D(i ct2)C& L)由上式可知，（t?t?）溫差升高，W下降，

46、一般取（t?-t?）為1520C, 最多為25C,排出冷凝水t?一般低于該真空度下的飽和蒸汽溫度911C。（2）冷卻水通過噴嘴的流速冷卻水通過噴嘴的流速，決定于水室的壓力差，由流體力學(xué)得知：叫且二久；'2g H （m/s）式中：C-流速系數(shù)（考慮到阻力損失）當(dāng)噴嘴錐角為1214° ,直彳5 1222mm寸，取 C= 0.9 0.96AH水室與汽室壓強(qiáng)差（m水柱），水室壓力 一般取1.52.5Kg/cm 2。（表壓）根據(jù)要求的真空度可求出Ho2 ）噴嘴和座板（1）每個噴嘴的流量 q可按下式計算Q =fw 咀X 3600（m3 /h ）式中：f- 一個噴嘴截面積（m2）（2）噴嘴

47、個數(shù)nQ w 人 n (個)q q式中：Q-冷水總流量 m3 /hP 水密度 Kg/m 3噴嘴個數(shù)多，水汽接觸面積大，冷卻效果好，但噴嘴多，其直徑小，易堵塞, 所以一般噴嘴直徑為 1620mm（3）噴嘴的排列噴嘴在座板上等距排列圓圈，一般13圈，最外圈噴嘴間距為嘴直徑的812倍，聚焦角一般取 1020° ,而以1213°為好。噴嘴射程（噴嘴到聚焦點距離）：一般為12m,與噴嘴直徑有關(guān):嘴直徑（mm射長（mm5820050012 151200150016 2015002000可根據(jù)嘴的大小，數(shù)量、排列（焦角）得出最外圈的尺寸，再考慮必要的安 裝尺寸，即可確定冷凝器的直徑3）尾

48、管尺寸（1）喉部喉部直徑D?與噴嘴直徑d有一定關(guān)系，一般喉部截面積與噴嘴總截面積比 值 K?=3.5 6。7D12 K1nV即 D1= d、nk1喉部直徑下降，限制氣隨液排出。喉部D?上升，產(chǎn)生反沖現(xiàn)象，破壞真空,根據(jù)真空度確定 K值。真空度（mmK?6007003.5 4.53005004.2 4.515020010 12喉部長度:h= （ 0.25 0.5 ） D?（2）尾管（排列水管）尾管截面與喉管截面的比值的比值為K?, 一般尾管高度在 10m以上，K?=1.3-1.6;10m 以下K?=1.21.35 ,以防止反沖現(xiàn)象（因為喉部一定時，K?上升， 尾管直徑上升，易反沖）。三、抽真空裝

49、置為了保證濃縮罐中一定真空度，必經(jīng)把不凝結(jié)氣體及時排出。因為在生產(chǎn)過程中，由于溶解在冷卻水中的空氣和料液受熱后，分解出氣體及設(shè)備漏進(jìn)空氣， 則產(chǎn)生一定量不凝結(jié)氣體。常用的抽真空設(shè)備有： 往復(fù)真空泵，水環(huán)真空泵，水力噴射泵和蒸汽噴射泵。四、真空操作的故障分析：（一）、真空過低的原因7 .濃縮罐及設(shè)備系統(tǒng)中有漏氣現(xiàn)象8 .冷凝器冷卻水量不足自來水壓降低或水池液位降低，則泵吸入管閥門啟開程度小了。水泵或進(jìn)水管堵塞。9 .加熱蒸汽壓力超過正常值，使物料汽化加劇，產(chǎn)生的二次蒸汽得不到充分冷凝。10 冷卻水進(jìn)水溫度過高（一般為 2530 C）11 抽真空設(shè)備故障：水力噴射器的噴嘴磨損孔徑增大，嘴流速減慢，

50、使抽氣率下降。水力噴射器的噴嘴堵塞，冷水流量下降，流速下降。水環(huán)真空泵充水不滿或斷水。往復(fù)真空泵排汽門不密封。漏汽。（2） 冷凝器反水現(xiàn)象的原因（即冷凝器中的冷水進(jìn)入蒸發(fā)罐）1 .不按操作順序操作，如應(yīng)該先破壞蒸發(fā)罐的真空，停真空泵。2 .突然斷電，沒及時破壞真空。3 .抽真空設(shè)備故障而引起： 真空泵突然停止運行，未及時破壞真空。水力噴射器進(jìn)水泵及管路嚴(yán)重堵塞，進(jìn)水量突然下降。水力噴射器中噴嘴堵塞。第四節(jié)，真空濃縮罐的計算主要計算項目：1 .計算蒸發(fā)量 物料衡算。2 .計算加熱蒸汽消耗量-熱量衡算3 .傳熱面計算。4 .濃縮罐主要尺寸計算。一、蒸發(fā)水量計算。S kg/h ,原根據(jù)物料衡算，即在

51、蒸發(fā)過程中固形物含量不變。該原料液量 料液濃度R%,濃縮液濃度 R%,計算蒸發(fā)水量 W kg/hSB=（S-W）BnW=S（1-B/B n）W=V+W+W亦可計算料液最終濃度：SB。S Wi W2W3%-Wn最終產(chǎn)品量$=SB/Bn二、加熱蒸汽消耗量計算1 .單效濃縮罐熱量消耗項目：1）蒸發(fā)水分需的熱量 Q?Q?=Wr （J/h ）式中：r二次蒸汽的潛熱（J/Kg）r = i ?-t?C 水i ?-二次蒸汽熱燃t ?-凝結(jié)水溫度C水一凝結(jié)水比熱2）加熱物料到沸點需熱量Q?Q?=SC (t?to) (J/h )式中：C物料比熱（J/Kg. C）t ?-濃縮液溫度 （C）t o 進(jìn)料溫度（C ）如

52、沸點進(jìn)料此項為零，沸點以上進(jìn)料此項為負(fù)值。3）加熱濃縮罐需的熱量 QQ= GC （t 罐 i-t o 罐）式中：G罐體重（Kg）C罐罐材料比熱（J/Kg. C）t罐i蒸發(fā)時罐體溫度（C）t罐1開始時罐體溫度（C）如連續(xù)生產(chǎn)此項可知不考慮4）熱量損失QQ=（Q?+Q?+Q） X 3%總的熱量QQ總=Q?+Q?+Q+Q= 1.3 （Q?+Q?+Q）蒸汽消耗量D:QD - kg/h ii ik式中：i ?-加熱蒸汽熱烙（J/kg ）i k -加熱蒸汽凝結(jié)水熱燃（J/kg ）2 .多效濃縮罐對多效濃縮罐操作，一般都是只知第一效加熱室的加熱蒸汽壓強(qiáng)和末效蒸發(fā) 室的真空度、料液量及沸點等，總蒸發(fā)水量 W可

53、由物料衡算求得， 但不知各效蒸 發(fā)水量的確切數(shù)值，有時可能還要相引出額外二次蒸汽，除了規(guī)定末效溶液濃度外，其他各效的沸點及溶液濃度均為未知數(shù)。因此，在多次濃縮操作中，加熱蒸 汽消耗量的計算是相當(dāng)煩瑣的，為了避免過于復(fù)雜， 常常做一些合理的簡化， 其計算過程與化工原理中所講的相同，在此僅將計算公式給出。各效蒸發(fā)水量Wi （Di 1 SC 1） 1（1）W2 D2 2 （SC C水Wi） 2 2（2）WnD1(SC C 水 W1 C 水 W2C水 Wm) n 1式中:an它是蒸發(fā)系數(shù)，即每公斤加熱蒸汽冷凝時所放出的潛熱，可蒸發(fā)的溶劑 量稱為蒸發(fā)系數(shù)。rn-第n效中加熱蒸汽潛熱r' n -第n效中二次蒸汽的潛熱。3-自蒸發(fā)系數(shù)，在多數(shù)蒸發(fā)中對順流各效溶液沸點依次下降（逆流反 之），則從前效到下效產(chǎn)生自蒸發(fā)。Q卓順流：n kg/h il ik逆流：n tn 1 , tn kg/hrn式中：t n第n效溶液溫度。Y ?, Y 2Y n- 各效熱利用系數(shù)，一般取 0.970.98如果不額外到引出二次蒸發(fā)，則：D? = W?D3= W?D= W-1如額外引出二次蒸汽，則: D?