離心薄膜蒸發(fā)器概述及工作原理
1．離心薄膜蒸發(fā)器概述
離心薄膜蒸發(fā)器是一種新型高效傳熱設(shè)備。它具有設(shè)備體積小、蒸發(fā)強(qiáng)度高、物料蒸發(fā)溫度低、受熱時(shí)間短、濃縮倍數(shù)大、物料最終濃度高以及蒸發(fā)室可方便拆洗等特點(diǎn)。因而廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、食品、化工等行業(yè)，特別是濃縮熱敏性物料、粘性物料，或有發(fā)泡趨向的物料。
與常規(guī)的蒸發(fā)設(shè)備不同，離心薄膜蒸發(fā)器能成為一種新型的蒸發(fā)器，是因?yàn)樗晒Φ鼐C合了薄膜蒸發(fā)和離心分離二種工作原理。在離心薄膜蒸發(fā)器中，進(jìn)料液膜受離心力的作用，其值為重力的一百倍以上，因而極大地提高了物料在加熱面上的傳送能力，使流速增高，傳熱系數(shù)高達(dá)4200-4650瓦/平方米，并具有可能取得較高的最終濃度、出料含固物達(dá)85%和適用于粘度較高的物料。（進(jìn)料粘度可達(dá)20000cP）物料流速迅速增高，即在加熱面上停留時(shí)間短，（一般稀料液僅1秒鐘）使物料的有效成份破壞減少，能較好保持原有的色、香、味，適用于熱敏性物料。離心力使蒸汽冷凝水不附著在加熱壁面上，使加熱蒸汽達(dá)到滴狀冷凝，獲得極高的給熱系數(shù)，當(dāng)蒸汽冷凝水從錐盤蒸汽進(jìn)口被拋出時(shí)，可使加熱蒸汽不處于過熱狀態(tài)。離心力還使物料的汽液相很好的分離，產(chǎn)品收得率高，對(duì)有發(fā)泡趨向的物料適應(yīng)性好。此外離心力還便于在真空狀態(tài)下排出濃縮物料及汽凝水。
另一優(yōu)點(diǎn)是物料在蒸發(fā)器所占體積很小，例如ZR—800型物料總體積在任何給定時(shí)間內(nèi)僅1.5升，所以如果遇到事故而停機(jī)時(shí)，蒸發(fā)器內(nèi)所損失的產(chǎn)品量?jī)H為1.5升。
2．技術(shù)參數(shù)：
型號(hào) ZR-50 ZR-400 ZR-800 ZR-1300
蒸發(fā)能力 50千克/時(shí) 400千克/時(shí) 800千克/時(shí) 1300千克/時(shí)
傳熱系數(shù) 4000瓦/平方米.開 4000瓦/平方米.開 4000瓦/平方米.開 4000瓦/平方米.開
蒸發(fā)室真空度 10-18千帕 10-18千帕 10-18千帕 10-18千帕
加熱蒸汽絕對(duì)壓力 0.07－0.15兆帕 0.07－0.15兆帕 0.07－0.15兆帕 0.07－0.15兆帕
錐形盤直徑 280毫米 490毫米 650毫米 650毫米
錐形盤個(gè)數(shù) 1個(gè) 6個(gè) 6個(gè) 9個(gè)
轉(zhuǎn)數(shù) 1430轉(zhuǎn)/分 800轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分 600轉(zhuǎn)/分
3．成套設(shè)備典型工藝流程：
3.1ZR—50型離心薄膜蒸發(fā)器
如上圖所示，料液由進(jìn)料螺桿泵8輸送至離心薄膜蒸發(fā)器2，其流量大小由變頻調(diào)速器控制螺桿泵轉(zhuǎn)速予以調(diào)節(jié)，料液在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行真空或常壓濃縮，通過控制加熱蒸汽溫度（其值由溫度調(diào)節(jié)器1給定）和進(jìn)料量，達(dá)到預(yù)定的工藝濃縮要求，經(jīng)濃縮的料液藉離心力的作用經(jīng)由出料管通過出料螺桿泵7，將濃縮液送至后道工序。
加熱蒸汽經(jīng)調(diào)節(jié)閥（ZMANP—16K—15）控制，可在絕對(duì)壓力0.02-0.2Mpa內(nèi)按需要調(diào)節(jié)，薄膜調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作系由WT—2型溫度調(diào)節(jié)器1進(jìn)行調(diào)節(jié)，因此只要轉(zhuǎn)動(dòng)溫度調(diào)節(jié)器1上的旋鈕，即可改變給定溫度值，蒸發(fā)器的加熱蒸汽溫度即可穩(wěn)定在改變后的給定值中。二次蒸汽經(jīng)螺旋板式冷凝器（4）冷凝后的冷凝液由凝水泵（6）抽出。因而也可用于溶劑的回收。冷凝器（4）的出口除與凝水泵（6）相通外，還與真空泵（3）并聯(lián)，用于排除氣體及保持蒸發(fā)室之真空度，“蒸發(fā)室真空度可按需要在0-680mmHg間調(diào)整，因?yàn)檎婵毡茫?）還與二次蒸汽管道上的真空調(diào)節(jié)器（5）并聯(lián)，并有一個(gè)“1/2”球閥控制，當(dāng)需要達(dá)到最大真空度時(shí)，可把“1/2”球閥關(guān)閉，當(dāng)需減少真空度，應(yīng)打開“1/2”球閥，并轉(zhuǎn)動(dòng)真空調(diào)節(jié)器(5)，使真空度調(diào)整到所需的數(shù)值。
真空泵（3）系水噴射式，抽氣嘴還與蒸汽室的冷凝水管道通過一個(gè)閥門相連，當(dāng)蒸汽溫度低于100℃時(shí)蒸汽冷凝水由真空泵（3）抽出。疏水器裝有?1/2”旁路閥門，當(dāng)疏水器動(dòng)作不夠靈敏時(shí)，可稍打開旁路閥門。
3.2ZR400、ZR800、ZR1300型離心薄膜蒸發(fā)器
需濃縮的料液經(jīng)過管道過濾器（1）過濾后進(jìn)入平衡槽（2），平衡槽內(nèi)裝有二個(gè)浮閥，上面一個(gè)通入料液并維持穩(wěn)定的液位；下面一個(gè)浮閥是安全裝置，一旦料液中斷可自動(dòng)讓水進(jìn)入，保證主機(jī)不致因斷料而造成蒸干或結(jié)焦現(xiàn)象。
進(jìn)入蒸發(fā)主機(jī)的料液其流量可通過進(jìn)料螺桿泵（3）予以調(diào)節(jié)，并通過流量計(jì)顯示流量，進(jìn)入主機(jī)離心薄膜蒸發(fā)器（5）進(jìn)行真空濃縮。通過控制加熱蒸汽溫度或進(jìn)料速度，可改變濃縮液的濃度以滿足所需的工藝要求。經(jīng)濃縮后的料液藉離心力的作用送入濃縮液儲(chǔ)罐（9），再通過出料螺桿泵（10）輸出。
系統(tǒng)的真空由水力噴射泵（6）造成。經(jīng)加壓至0.4-0.6Mpa的上水由噴射泵頂部高速噴入造成真空，帶走不凝性氣體，同時(shí)將抽入器內(nèi)的二次蒸汽迅速冷凝排入水槽（7）。
4．主機(jī)工作原理：
離心薄膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)工作部件為六個(gè)錐形盤。它們固定于轉(zhuǎn)鼓，隨空心軸旋轉(zhuǎn)，見工藝流程圖（1）。錐形盤由上下二個(gè)不銹鋼錐體焊接而成。二個(gè)錐體中間走蒸汽和汽凝水，下面一個(gè)錐體的腹面是料液的蒸發(fā)面。錐形盤上部二個(gè)錐體組焊在一起，錐形盤底部有一個(gè)環(huán)分別和二個(gè)錐體焊接。此環(huán)上開有20個(gè)軸向孔及40個(gè)徑向孔，軸向孔用于濃縮液的流通，徑向孔用來引入蒸汽和排出汽凝水。
物料由蒸發(fā)器頂部進(jìn)入，經(jīng)分配管噴至蒸發(fā)面。分配管由總管和六個(gè)支管組成。支管頂端有一直徑3毫米的噴嘴，料液按錐形盤旋轉(zhuǎn)方向噴入，以避免液滴飛濺而影響收得率。料液噴至蒸發(fā)面后在離心力的作用下迅速分散，布滿在整個(gè)加熱面上形成一層厚度約0.1mm左右的液膜。料液由于獲得不斷增大的離心加速度從錐體內(nèi)部到外邊緣僅需約一秒鐘。濃縮液通過錐形盤邊緣的軸向孔向上流至儲(chǔ)料槽，然后再由裝置在槽內(nèi)的出料管從蒸發(fā)器輸出。
加熱蒸汽由蒸發(fā)器底部中心引入轉(zhuǎn)鼓，再通過錐形盤邊緣的徑向孔進(jìn)入盤內(nèi)，汽凝水在離心力的作用下甩至上錐體的內(nèi)壁，并沿壁向下流通過水蒸汽最初進(jìn)入的孔而回流至汽凝水匯集槽，藉位于空心軸內(nèi)的凝水排出管排出。
離心薄膜蒸發(fā)器還設(shè)置清洗裝置，每當(dāng)操作結(jié)束后，可用水通過清洗水總管和各個(gè)角度的噴嘴沖洗蒸發(fā)室的各個(gè)部位，能獲得滿意的清洗效果。
