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。列管式蒸发器是化工、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列管式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。
循环型(非膜式)列管式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。悬筐式列管式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。
干式壳管式蒸发器为全部制冷剂在管内蒸发的壳管式蒸发器,多为卧式,主要用于氟利昂制冷装置。干式壳管式蒸发器与满液式蒸发器(壳管式)结构基本相同,但工作过程却完全不同,优质列管式蒸发器的制冷剂在冷却管内流动蒸发,载冷剂在管外流动被冷却。载冷剂由蒸发器前端的筒体下部进入,经折流板折流后,从另一端上部流出。制冷剂由前端盖下部进入,往返2~4个流程后由前端盖上部流出。由于端盖对制冷剂的流动有折返作用,制冷剂在流动蒸发过程中比容不断增大,所以每个流程中的冷却管数也依次增多。出于载冷剂被折流上下流动,而制冷剂则前后往返流动,所以液体载冷剂与冷却管接触良好,传热系数较大。这种列管式蒸发器的制冷剂充填量很少,大约为管组容积的35~40%。制冷剂在管内流动过程中全部变成气体,为保持冷库制冷机吸气过热度不变,制冷剂的供液量由膨胀阀自动控制。
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,并牢固地附着于列管式蒸发器表面上。此外,如同水垢一样,当列管式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。
1、根据物料性质选择列管式蒸发器种类。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列管式蒸发器的型式。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。
怎样解决列管式蒸发器换热量不足的问题?1、重新对疏水器进行选型,在疏水管路加装疏水调节阀,该疏水阀是根据加热器的水位变化,通过DDZ-Ⅱ型电子调节系统来实现调节控制。加热器的水位信号经差压变送器、比例积分单元、操作单元、最后由电动执行机构来操纵调节阀,通过调节阀门开度大小来控制输水量的大小。这样可使换热器内疏水及时排出,保证换热效果。2、日常注意控制循环水水质,加强水质监督,尽量减少列管式蒸发器结垢现象的发生;3、对于系统的蒸汽计量装置,寻找方法尽快加以解决;4、定期对加热器的进行解体检查或进行反冲洗,清除加热器内杂物,提高加热器效率;此外在设备投运初期系统充水时,须将加热器内空气放净,以免影响换热质量。
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