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。降膜式耐腐蚀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。
换热器大多是以水为载热体的换热系统,由于某些盐类在温度升高时从水中结晶析出,附着于换热管表面,形成水垢。在冷却水中加入聚磷酸盐类缓冲剂,当水的PH值较高时,也可导致水垢析出。初期形成的水垢比较松软,但随着垢层的生成,传热条件恶化,水垢中的结晶水逐渐失去,垢层即变硬,并牢固地附着于耐腐蚀蒸发器表面上。此外,如同水垢一样,当耐腐蚀蒸发器的工作条件适合溶液析出晶体时,换热管表面上即可积附由物料结晶形成的垢层;当流体所含的机械杂质有机物较多、而流体的流速又较小时,部分机械杂质或有机物也会在换热器内沉积,形成疏松、多孔或胶状污垢。
循环型(非膜式)耐腐蚀蒸发器中央循环管截面积一般为加热管总截面积的40~100%,循环速度:0.4~0.5m/s以下,适宜用于处理结垢不严重、腐蚀性小的溶液。悬筐式耐腐蚀蒸发器的环形截面积一般为加热管总截面积的100150%,循环速度:1.0~1.5m/s之间,适宜用于蒸发有晶体的溶液。缺点是设备耗材量大、占地面大、加热管内的溶液滞留量大。列文蒸发器:循环管截面积一般为加热管总截面积的200350%,阻力小,循环速度高达2.0~3.0m/s,适宜处理晶体析出或易结垢的溶液。强制循环蒸发器:循环速度高达2.0~5.0m/s。处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。升膜蒸发器:加热管长径比为100~150,管径为25~50m。二次蒸汽在加热管内的速度为20~50m/s,减压下为100~160m/s 处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。
换热器选型时需要考虑的因素很多,主要是流体的性质;压力、温度及允许压力降得范围;对清洗、维修的要求;材料价格;使用寿命等。本项目选用目前应用广泛的耐腐蚀蒸发器。耐腐蚀蒸发器中常用的是固定管板式和浮头式两种。一般要根据物流的性质.流量、腐蚀性、允许压降、操作温度与压力、结垢情况和检修清洗等要素决定选用列管换热器的型式。从经济角度看,只要工艺条件允许,应该优先选用固定管板式换热器。但遇到以下两种情况时,应选用浮头式换热器。①壳壁与管壁的温差超过 70C;壁温相差50~70C。而壳程流体压力大于0.6MPa时,不宜采用有波形膨胀节的固定管板式换热器。②壳程流体易结垢或腐蚀性强时不能采用固定管板式换热器。综合考虑本次设计任务及制造、经济等个方面,本次设计主要采用浮头式和固定管板式换热器。
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