随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时,也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境,而且能大大节约投资成本。纯钛蒸发器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、航空及其他许多工业部门广泛使用的一种通用工艺设备。据统计,在现代化学工业中所用纯钛蒸发器的投资大约占设备总投资的30%在炼油厂中换热器占全部工艺设备的40%左右,海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机,有力地促进了传热强化技术的发展。因此,研究换热设备有着相当重要的意义。
换热器温度控制过程有如下特点:纯钛蒸发器温度控制系统是由温度变送器、调节器、执行器和被控对象组成的闭合回路。被调参数经检测元件测量并由温度变送器转换处理获得测量信号,测量值与给定值的差值送入调节器,调节器对偏差信号进行运算处理后输出控制作用。纯钛蒸发器温度控制系统的工艺流程如下:冷流体和热流体分别通过换热器的壳程和管程,通过热传导,从而使冷流体的出口温度升高。冷流体通过循环泵流经换热器的壳程,出口温度稳定在设定值附近。热流体通过多级泵流经换热器的管程,与冷流体热交换后流回蓄水池,循环使用。从控制任务要求可知,换热器温度控制系统是单点、恒值控制。且题目要求用单回路控制系统,控制范围和控制精度要求一般,功能上无特殊要求,采用广泛使用的PID控制。
蒸发就是用加热的方法,将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况,使部分溶剂汽化并被移除,从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用纯钛蒸发器蒸发操作有以下几种场合:1.浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等。2.同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等。3.为了获得纯净的溶剂,例如海水淡化等。总之,在化学工业、食品工业、制药等工业中,工业纯钛蒸发器蒸发操作被广泛应用。
应减小管子和壳体因受热不同而产生的热应力。从这个角度来说,纯钛蒸发器顺流式就优于逆流式,因为顺流式进出口端的温度比较平均不像逆流式那样,热、冷流体的高温段都集中在一端,低温部分集中于另一端,易于因两端收缩不同而产生热应力。 流量小而粘度大(331.510~2.510Pas)的流体一般以壳程为宜,因在壳程Re>100即可达到湍流。但这不是的,如流动阻力损失允许,将这类流体通入纯钛蒸发器管内并采用多管程结构,亦可得到较高的表面传热系数。对于有的介质或气体介质,必使其不泄露,应特别注意其密封,密封不仅要可靠而且还要求方便和简单。应尽量避免采用,以降低其成本。以上这些原则有的是相互矛盾的,所以在具体设计时应综合考虑,决定哪一种流体走管程,哪一种流体走壳程。
满液式蒸发的基本方式是蒸发器内的内外强化传热管浸没在制冷剂液体中,制冷剂吸收管内水的热量后蒸发,它所进行的是一种池沸腾换热。工业工业常被设计成在运行时有1~3排管子露在液面以上,以防止液滴带出,液体沸腾时这几排管子会被蒸气带上来的液体润湿,仍能起传热管的作用。降膜式纯钛蒸发器的基本方式是制冷剂通过设计在满液式蒸发器顶部的分配器被均匀分配喷淋到蒸发器内的内外传热管上,吸收管内的热量蒸发。相对满液式蒸发器而言,降膜式蒸发具有如下显著优点。①提高换热性能:降膜式蒸发器具有极好的换热性能,特别是在部分负载情况下。主要表现在两方面:一方面充分利用了所有高效传热管的换热面积;另一方面在蒸发压力较低时,满液式蒸发器中液体的静液柱使底部饱和蒸发温度升高(局部饱和压力升高导致饱和温度升高),传热温差减小,导致传热性能下降,降膜式蒸发则不存在这种情况。
1、根据物料性质选择纯钛蒸发器种类。比如根据物料是否易结垢结疤选择膜式蒸发器或强制循环蒸发器。2、根据物料的初始浓度和处理量选择纯钛蒸发器的型式。假如初始浓度较低,处理量较大,可选择多效蒸发器或者mvr蒸发器。3、根据物料对温度的敏感性选择蒸发器的类型。对于热敏性物料,可根据具体情况选用膜式蒸发器或者刮板薄膜蒸发器,或者调整蒸汽和物料的流向。4、根据物料的沸点进行选择。沸点升高在蒸发操作中是一个关键参数,影响着蒸发器的选择,如物料沸点升高值过高,就必须采用高真空操作。5、根据客户的投资情况和厂房条件来选择。客户对投资不敏感的条件下,尽量选用节能高效的蒸发装置,如多效或mvr蒸发装置。
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