生化工程设备-第二篇-第四章-蒸发与结晶设备-第一节,第二节重点.pptx

第四章 蒸发与结晶设备;第四章 蒸发与结晶设备;;;; 第一节 常压与真空蒸发设备;;; 一、常压蒸发设备;(一)夹套加热式麦汁煮沸锅;;;（二）内置加热式麦汁煮沸锅;;;;;(三)外加热式麦汁煮沸锅; 二、真空蒸发设备;; (一)管式薄膜蒸发器; 物料从加热器下部的进料管进入，在加热管内被加热蒸发拉成液膜，浓缩液在干二次蒸 汽带动下一起上升，从加热器上端沿汽液分离器简体的切线方向进入分离器，浓缩液从分 离器底部排出，二次蒸汽进入冷凝器。 升膜式蒸发器正常操作的关键是让液体物料在管壁上形成连续不断的液膜。液膜的形成过程如 图2-4-6所示。;如果液体的温度低于沸点温度，加热管下端有一段作为预热区， 那么液体在管内的传热方式是对流传热不发生相变，为了维持蒸发器正常操作，加热管中 液面一般为管高度的1/4~1/5 ，液面太高，设备效率低【图2-4-6 (a)】。当温度升高达到沸点时，则发生沸腾现象，所产生的气泡分散于连续的液相之中【图2-4-6 （b）】。热流 量继续增大，气泡生成更多，而且许多气泡汇成较大的气泡形成块状流【图2-4-6（c）】， 其后气泡进一步增大形成气柱【图2-4-6 （d）】，这时混合流体处于一种强烈的端流状态， 气柱上升并带动其周围的部分液体一起运动，管壁上的液体受热不断蒸发，气柱不断增 大，最后气柱之间的液膜消失，使蒸汽流在管子中央形成连续的蒸汽柱【图2-4-6 (e）】。; 液体只能分布于管壁，形成环状液膜.并在上升蒸汽的拖带下形成爬膜 【图2-4-6 (f)】。如果上升汽速进一步增大，液体蒸发时的二次蒸汽会把溶液以雾沫形式夹带离开 液膜，在蒸汽柱内形成带有液体雾沫的喷雾流。此时二次蒸汽是连续相，其中的液体〈雾 沫)是分散相。同时，浸润管壁的液膜也是连续相，并迅速减薄，液膜的上升是靠高 速蒸汽气流对液膜的拖带而形成，称为爬膜现象。这时液膜沿管壁上升不断受热蒸 发，浓度不断增大，最后与二次蒸汽一齐离开，管子越高则上升蒸发时间越长，溶液浓缩 越大【图2-4-6 (g）】。;;;;;有时可采用套管办法来缩短管长。套管式升膜蒸发器如图2-4-7所示，这是用于链霉素浓缩的蒸发器，蒸汽走壳程6.同时也从蒸汽内管4通过，这样传热面积为内、外管子 面积总和，外管φ117mm×3mm.内管φ89mm× 3mm;物料走内外管的环形间隙5，管 子间隙为11mm.由于间隙截面积小，而加热周边面积大，故溶液进入加热管后，很快就 能吸收足够的热量.产生大量的二次蒸汽，并达到必要气流速度，使溶液能沿着内、外管 子壁面形成爬膜状况，故加热管较短，该设备总高只有1. 4m.蒸发器的传热面积为 5. 5m2，总传热系数约为2500kJ/ (m2 ?h ?℃).用于低温浓缩链霉素溶i夜，效果较好， 能自然循环，操作方便。;（二）降膜式蒸发器;; 1 齿形溢流门; 2.导流棒; 3.螺纹导流器;4.切线进料旋流器; 5 套管式; 6.筛板式进料器;降膜比升膜具有更多的优点，其特点如下：;;; 升膜与降膜式蒸发器各有优缺点，而升降 膜蒸发器可以互补不足。升降膜式蒸发器是在一个加热器内安装两组加热管，一组作升膜式 另一组作降膜式，如图2·4-10所示。物料溶液 先进人升膜加热管，沸腾蒸发后，汽液混合物 上升至顶部，然后转入另一半加热管，再进行 降膜蒸发。浓缩液和二次蒸汽从下部进人汽液 分离器，二次蒸汽从分离器t部排入冷凝器， 浓缩液从分离器下部出料。;升降膜蒸发器具有如下的特点;;(三)刮板式蒸发器;;;;;;;（四）离心式薄膜蒸发器;; 这种蒸发器在离心力场的作用下具有很高传热系数，在加热蒸汽冷凝成水后，即受离 心力的作用，甩到非加热表面的上碟片9，并沿碟片排出，以保持加热表面很高的冷凝给 热系数，受热面上物料在离心场的作用下，液流油动剧烈，同时蒸汽气泡能迅速被挤压分 离，故有很高的传热系数。; 离心式蒸发器的离心转鼓8必须经动平衡试验，要求转动平稳。电动机18是通过液 力联轴器16传动，故启动时动作平稳，超载时联输器能自动脱开，防止电动机超载损坏。空心轴19上下使用端面轴封，密封性能良好，运转时真空稳定。蒸发器上装有真空压力 表，用以观察蒸发室的压力和相应的蒸发温度，可采用调整通人加热蒸汽的压力和进料量 来满足不同工艺要求。可通过顶部视镜观察蒸发器内物料蒸发情况。操作完毕必须从清洗 管道通人洗液，将设备喷洗干净。;; 三、蒸发浓缩过程的节能;;;;;;进入第Ⅰ效蒸发器完程的蒸汽与进行 管程的物料进行热交换，被冷却成冷凝水，再经预热管去加热冷物料，而物料在蒸发器降 膜过程中逐步被浓缩，同时产生大量的二次蒸汽，浓缩液和二次蒸汽一起从蒸发器下部被 抽出，以切线方向进入第Ⅰ效气液分离器。在气液分离器中浓缩液经离心分离从下部排 出，再经送液泵送人Ⅱ效蒸