蒸發(fā)濃縮設備

關于蒸發(fā)濃縮設備第1頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月21、平衡濃縮：是利用兩相在分配上的某種差異而獲得溶質和溶劑分離的方法。2、非平衡濃縮：利用半透膜來分離溶質和溶劑的過程，即兩相用半透膜隔開，因此，分離不是靠兩相的直接接觸，故稱非平衡濃縮。

3、蒸發(fā)：將稀溶液加熱沸騰，使溶劑汽化而將溶液濃縮的過程。一、有關概念第2頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月31）熱能的供應：它包括維持沸騰的溫度、補充因溶劑汽化所帶走的熱量、設備消耗的熱量等；2）溶劑蒸汽的排除；蒸發(fā)過程的完成有兩個必要條件：第3頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月41、按壓力分：常壓濃縮設備：蒸發(fā)面為常壓；真空濃縮設備：蒸發(fā)面上氣化后處于負壓狀態(tài)，其特點見教材P175。二、濃縮設備的分類第4頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月52、按蒸汽利用的次數分：單效濃縮設備：一次利用雙效濃縮設備：二次利用多效濃縮設備：三次或三次以上利用帶有熱泵的濃縮設備：熱泵再次加熱利用第5頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月63、按料液的流程分：單程式：循環(huán)式：自然循環(huán)和強制循環(huán)4、按料液分布狀態(tài)分：薄膜式：分散成薄膜狀，蒸發(fā)面大，蒸發(fā)快。它分為升膜式、降膜式、升降膜式、片式、刮板式和離心式薄膜蒸發(fā)器。非膜式：大蒸發(fā)面。它按料液管路中流動，管路又分為盤管式濃縮器、中央循環(huán)管式濃縮器第6頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月7薄膜式：刮板式

升膜式管式薄膜蒸發(fā)器：降膜式離心式升降膜式板式非膜式：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器外加熱式盤管式帶攪拌的夾套加熱式第7頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月81、物料自身的特性熱敏性：番茄醬等后果：失活，色澤和風味改變，產品質量降低。措施：低溫短時，各種薄膜式或真空度較高的蒸發(fā)濃縮器結垢性：后果：積垢熱阻蒸發(fā)效能停產措施：高速流防止積垢生成，采用流速大的升膜式第一節(jié)真空濃縮設備一、真空濃縮設備的選擇第8頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月9或強制循環(huán)的蒸發(fā)設備，或電磁防垢、化學防垢，易于清洗。發(fā)泡性：濃縮液中產生大量氣泡后果：溶液損失、產品損耗；污染其它設備，停產。措施：增加流速，高速流沖破泡沫。降低二次蒸汽流速，防跑泡現(xiàn)象或設法分離回收泡沫，消除發(fā)泡。管內流速很大的升膜式或強制循環(huán)、長管薄膜式結晶性：晶體析出；是否需要攪拌裝置或強制循環(huán)第9頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月10結晶性后果：濃度增加時晶粒析出傳熱措施：夾套帶攪拌濃縮器或強制循環(huán)粘滯性：后果：濃度增大粘度增大流速傳熱措施：選用強制循環(huán)，刮板式或降膜式腐蝕性措施：不銹鋼、石墨加熱管或耐酸搪瓷夾層蒸發(fā)器第10頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月112、滿足工藝要求：如濃縮比，濃縮比的收縮率，能否保持溶液特性；3、傳熱效果好，傳熱系數高，熱利用率高；4、結構合理緊湊，操作清洗更換方便，且安全可靠第11頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月125、盡可能小的功率消耗，如攪拌動力或真空動力消耗等6、合理選擇材質和制造維修方便；7、符合食品衛(wèi)生法要求；8、有一定的安全防護措施；第12頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月13二、單效真空濃縮設備（一）特點1、真空下蒸發(fā)濃縮，配有抽真空裝置；2、蒸汽一次利用，熱能利用率高，但是二次蒸汽未充分利用；3、結構簡單，操作方便，傳熱系數高，操作控制容易；第13頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月144、傳熱面積?。ü艿溃a能力低，料液循環(huán)差，盤管表面易結垢。5、清洗困難。（二）應用

果醬、果汁和煉乳等生產中。第14頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月15（三）中央循環(huán)管式濃縮鍋基本結構1）鍋體：鍋底、加熱室—蒸汽容納空間2）加熱器體：中央循環(huán)管(截面積為總面積的40%－100%）和上下管板及加熱管束（直徑25mm－75mm)第15頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月16液料在管內流動而加熱蒸汽在管束之間流動。3）管道（口）：真空系統(tǒng)、料液進出口、不凝氣出口、冷凝水出口、二次蒸汽出口第16頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月174）蒸發(fā)室：料液液面上部圓筒空間—汽液分離，防止料液被二次蒸汽帶走5）附件：人孔、儀表、取樣口及視鏡等。第17頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月18單效真空濃縮鍋第18頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月19（四）使用注意事項1、一般開始操作時，先通入加熱蒸汽于鍋內趕走空氣，后開啟抽真空系統(tǒng)，造成鍋內真空；2、待加熱器體內充滿液體后，再開蒸汽閥門；3、取樣檢驗，達到所需濃度時，解除真空即可出料；4、加熱蒸汽壓力應視不同物料選擇，不宜太高，否則易發(fā)生焦管現(xiàn)象。第19頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月20

（五）液膜式蒸發(fā)濃縮設備1、特點料液在管壁或器壁上分散成液膜的形式流動（上升、下降或上升與下降組合），從而使蒸發(fā)面積增加，提高濃縮效率。第20頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月211）按液膜形成方式分：自然循環(huán)式蒸發(fā)器和強制循環(huán)式蒸發(fā)器；2）按液膜運動方向分：升膜式蒸發(fā)器、降膜式蒸發(fā)器和升降膜式蒸發(fā)器。2、分類第21頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月223、升膜式蒸發(fā)器與中央循環(huán)管式濃縮鍋的區(qū)別：中央循環(huán)管式濃縮鍋的料液是依靠傳熱產生的重度差排濃縮液，液面上的二次蒸汽靠負壓排出。而升膜式蒸發(fā)器是依靠膨脹的二次蒸汽產生向上的升力，二次蒸汽濃縮液進入分離器。第22頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月23加熱管（蒸發(fā)器）：直徑為30mm-50mm的管子，長徑比為100－150汽液分離器：

碰撞型離心型過濾型

結構第23頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月24進口：蒸汽進口、料液進口出口：濃縮液出口、二次蒸汽出口、冷凝水出口第24頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月25A、一般為單流型，即料液經一次濃縮基本達到成品濃度而排出；B、管內靜液面低，由靜壓頭產生的沸點升高很?。惶攸c第25頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月26C、蒸發(fā)時間短，幾秒至十余秒，適用于熱敏性物料；D、高速二次蒸汽破沫性能好，適用于易起泡沫的物料；E、二次蒸汽螺旋上升，料液易粘壁，不適用于粘度大的物料。第26頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月27料液由料液進口進入蒸發(fā)器管內，在管內底部與蒸汽首先進行對流傳遞熱量（管外蒸汽熱量傳遞給管內料液），當料液獲得一定熱量達到沸騰狀態(tài)，進入管中間部開始產生蒸汽泡，使料液產生上升力，由于料液熱量的連續(xù)獲得，產生二次蒸汽，膨脹的二次蒸汽產生強的上升力，料液呈薄膜狀在管內上行，工作過程：第27頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月28到管頂部呈噴霧狀，以較高速度進入汽液分離器，二次蒸汽從分離器頂部排出，濃縮液達到濃度要求從分離器底部排出，未達到濃度要求再次由下導管送到底部再次加熱蒸發(fā)。第28頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月291）操作時，應嚴格控制進料量，防止管壁結焦現(xiàn)象發(fā)生；2）料液一般先預熱到沸點狀態(tài)進入加熱器體，以增加液膜比例，提高沸騰和傳熱系數；3）各管路密封性能要好，連接可靠；4）定期對密封墊進行更換和檢查。注意事項第29頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月304、降膜式蒸發(fā)器與升膜式一樣，都屬于自然循環(huán)的液膜式蒸發(fā)濃縮設備，構造與升膜式相似，主要區(qū)別是料液由加熱器頂部加入，液體在重力作用下，沿管內壁成液膜狀向下流動，由于向下加速，克服加速壓頭比升膜式小，沸點升高也小，且加熱蒸汽與料液溫差大，所以傳熱效果較好。關鍵：使料液均勻分布于各加熱管第30頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月31導流管篩板或噴嘴旋液噴頭料液分布器：第31頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月32a、篩孔板式

b、噴霧型

c、鋸齒形導流管

d、螺旋溝槽導流管

e、典型導流管f、篩孔板與導流管結合

g、旋液型第32頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月335、升降膜式蒸發(fā)器兩組加熱管：一組升膜，另一組降膜料液先進入升膜式加熱管，沸騰蒸發(fā)后，汽液混合物上升至頂部，然后轉入另一半加熱管，再進行降膜蒸發(fā)。濃縮液從底部進入汽液分離器分離后，二蒸汽從分離器上部排入冷凝器，濃縮液從下部排出。第33頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月34

特點：符合物料的要求，初進入，濃度低，速度快，容易達到升膜要求，初步濃縮后，在降膜式中受重力作用下能沿管壁均勻分布形成薄膜。先升后降，有利于液體均布，加速湍動和攪動，進一步提高傳熱效果。升膜控制降膜的進料分配串聯(lián)可提高產品的濃縮比，減低設備高度第34頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月356、板式蒸發(fā)器板式加熱器：4片傳熱板組成一個板單元；汽液分離器：離心式（二次蒸汽和濃縮液在一起）

結構第35頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月36板式蒸發(fā)器的傳熱組合第36頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月37加熱板間蒸汽與物料之流程第37頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月38進料管道：蒸汽進口、料液進口；附件：密封圈、調節(jié)板、緊固件和支架等。第38頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月39板式蒸發(fā)器第39頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月40料液經泵的作用強制通入板式加熱器體，在流經升膜和降膜段時受加熱蒸汽的作用，通過板壁對料液加熱濃縮，產生的濃縮液和二次蒸汽由底部通入匯集槽機出口通入分離器，分離濃縮液和二次蒸汽，分別從各出口排出，其中冷凝水由冷凝水出口排出。工作過程第40頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月41A、優(yōu)點：1）體積小，結構緊湊，加熱面積可隨意調整；2）加熱時間短；3）熱敏性物料的適應性好，如牛奶、果汁等；4）具有升膜和降膜的特點，傳熱系數高。特點第41頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月421）密封墊片易老化而產生泄漏；2）適用壓力有限；3）對粘度大的物料適應性差。B、缺點：第42頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月43第二節(jié)真空濃縮裝置的輔助設備本體：蒸發(fā)器附屬設備：汽液分離器、蒸汽冷凝器、真空系統(tǒng)第43頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月441、作用：將蒸發(fā)過程中產生的霧沫中的溶液聚集并與二次蒸汽分離，減少料液的損失，同時防止污染管道及其它濃縮器的加熱面。一、汽液分離器（又稱捕沫器、捕液器和除沫器）第44頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月45應具有良好的分離效果，其阻力損失盡可能的小，能保證液體連續(xù)地流向蒸發(fā)室內，同時應具備易于拆洗、沒有死角，結構簡單，尺寸小，材料消耗少等性能。要求：第45頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月46碰撞型：二次蒸汽流經通道上，設有若干擋板，改變夾帶液滴運動方向，與擋板碰撞，沿擋板面流下，從而分離汽液。2、類型與結構特點第46頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月47離心型：二次蒸汽沿分離器的殼壁成切線方向導入，氣流產生回轉運動，液滴在離心力作用下被甩到分離器的內壁，并沿壁流下回到蒸發(fā)室內，二次蒸汽由頂部出口管排除。第47頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月48過濾型：二次蒸汽通過多層金屬網或磁網等構成的捕液器，液滴粘附在其表面而二次蒸汽通過。第48頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月49二、蒸汽冷凝器1、作用：將真空濃縮所產生的二次蒸汽進行冷凝，并將其中的不凝性氣體（如空氣、二氧化碳等）分離，以減輕真空系統(tǒng)的容積負荷，同時保證達到所需的真空度。大氣式、表面式、低水位、水力噴射器第49頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月501）大氣式冷凝器（又稱干式高位逆流冷凝器）

二次蒸汽由冷凝器的下側進入，向上通過隔板間隙，與從冷凝器上部進入的冷水逆流接觸冷凝，2、類型與特點第50頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月51不凝氣體由上端排除，進入汽液分離器，將液滴分離后，再被抽真空裝置吸取排入大氣中，應用廣泛。第51頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月52通過管壁間接加熱，加之壁垢的存在，兩邊的溫差大，其冷卻水利用浪費大，應用較少。2）表面式冷凝器第52頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月53降低大氣式冷凝器的高度，依靠抽水泵來排出冷凝水。其特點是降低了安裝高度，可在室內安裝，且具有氣壓式冷凝器的優(yōu)點，但由于配有抽水泵，且管路嚴密和較高的真空吸頭，其投資大。3）低水位冷凝器第53頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月54A、結構噴嘴：產生高速水流和形成負壓，吸二次蒸汽，同圓心排列；吸氣室：噴嘴出口處，負壓吸二次蒸汽；4）水力噴射器第54頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月55混合室：冷凝水和不凝性氣體隨冷水排出；擴散室：熱交換冷凝水；附件：擋板、排水管、冷卻水出口、冷水進口等第55頁，課件共61頁，創(chuàng)作于2023年2月56工作時，借助離心水泵的動力，將水壓