湖北开达结晶蒸发器大讲堂第十期：单效强制循环蒸发器的工艺设计计算详解
在生产制造中，强制循环蒸发器主要应用于浓度较高、黏度较大、易结垢、结焦甚至在蒸发过程中有结晶析出的物料的蒸发上,如番茄酱、谷氨酸二次母液、骨头汤、酸、碱、盐类及废水等。目前比较常用的有单效、双效及三效强制循环蒸发器。
强制循环蒸发器能耗较大,效率较低,通常为0.4~0.8kW/㎡。物料在加热器中的循环速度在2~5m/s之间,为了降低能耗,实际应用多在1.5~2.5m/s之间进行选取,因此,强制循环泵的功率较大。这种蒸发器虽然外加泵助推料液在蒸发器中强制循环,但其传热系数一般也不超过1200kcal/(㎡h·℃)。蒸发器分为立式与卧式两种。这种蒸发器的分离器与外循环蒸发器一样,位于蒸发器的上侧部,料液从蒸发器的底部进入换热管中。
为了让更多业内技术同行能够清楚了解强制循环蒸发器的工艺设计计算原理，湖北开达蒸发器联合技术总工刘殿宇总工程师，推出MVR蒸发器公益知识讲座，希望促进行业共同进步。
强制循环蒸发器分为单管程、双管程或多管程进料蒸发,如图6-1所示。双管程进料是从加热器隔板一侧进入完成热交换后从隔板另一侧进入分离器,如图6-1(b),即单壳程双管程。卧式强制循环蒸发器,无论从理论还是从应用效果上看,都不如立式强制循环蒸发器好。双管程双壳程强制循环蒸发器如图6-2所示,这种结构会导致直接接入分离器出料口的蒸发器管内料液充不满,甚至出现短路现象,还会造成大量气泡在循环泵内堆积,最好是控制并保持分离器的液位高度,以防止料液分配不均的问题。还有一种双管程单壳程的蒸发器,出料在下侧部进入分离器,类似降膜蒸发器分离器所处位置,如图6-3所示,这种双管程单壳程的结构不足之处在于料液达到上部再返到下部时也容易造成局部换热管内充不满料液。采用双管程进料或多管程进料的主要目的就是降低循环泵循环量及功率的消耗。
下面结合刘殿宇总工程师的项目经验，先带大家详细学习一下《单效强制循环蒸发器的工艺设计计算》原理吧。
(1)主要物料参数
有一单效强制循环蒸发器其工艺流程如图6-1(a)所示,用于鸡骨头汤生产,生产能力为2000kg/h,骨头汤进料质量分数为8%,进料温度为75℃,要求经过浓缩后其出料质量分数为45%,蒸发器壳程加热温度为110℃。使用蒸汽压力0.2MPa。计算:蒸发器蒸汽耗量、蒸发器换热面积、循环泵的流量及扬程、冷凝器的计算、蒸发器出口及泵进出口尺寸。蒸发器慈发状态参数如表6-1所示。
(2)物料衡算
物料处理量:
(3)热量衡算
加热蒸汽耗量按式计算:
因此可选择流量为760m3/h,扬程为6m的轴流泵。
(4)冷凝器的计算
冷凝器换热面积计算:
热量:
这类蒸发温度高的蒸发器计算出的换热面积都比较小,为了安全考虑,冷凝器实际面积一般按2~3倍计算面积计算进行选取,这样做的结果会导致蒸发温度降低,但是蒸发确是安全的。
实际换热面积:
F =2.5x23=57.5(㎡)
冷却水耗量:
W=1.25x1097800/(42-30)=171531.25(kg/h)=171.53(t/h)
(5)蒸发器出口及泵进出口尺寸确定
蒸发器出口直径的计算。
好了，关于单效强制循环蒸发器的工艺设计计算课程我们讲解到这里，各位同行可以参考学习、交流探讨，如有兴趣欢迎联系我们（刘工139-7125-0228）。
下期课程，我们再见，敬请期待哦。