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单效蒸发系统的构成及设计原则

一、单效蒸发浓缩系统的基本构成

单效蒸发浓缩系统主要包括：加热器、分离室、冷凝器、循环泵、真空泵等，根据控制以及产品的特性需要，会适当增减一些设施。下图仅供参考：

主要设备功能介绍如下：

1、加热器：加热器的核心功能是提升料液温度，使料液中的水分蒸发。料液进入蒸发器管程受热升温，加热后的高温料液进入分离室，在分离室中高温料液的溶剂汽化，料液得到浓缩。

2、分离器：分离器用于气液分离，即将蒸汽和浓缩液进行分离。浓缩液从加热室底部排出，而蒸汽则进入后续的冷凝环节。

3、冷凝器：冷凝器的主要作用是将蒸发器产生的二次蒸汽进行冷凝，冷凝后的液体可以排出系统或用于预热进料。

二、单效蒸发浓缩系统的基本设计原则

单效蒸发浓缩的基本设计主要包括以下内容：

（1）加热器和冷凝器，涉及到换热的设计计算；

（2）分离室，涉及到外压容器安全设计以及分离面积确定；

（3）真空泵，涉及到真空度和功率的选择等等。

设计原则主要遵从以下方面：

1、压力选择：一般使用真空蒸发，尽可能不要用常压蒸发

单效蒸发一般使用真空蒸发，沸点温度更低。比如常压下水的沸点是100℃，在绝压0.3公斤下，水的沸点只有69.1℃，这样，根据方程式：Q=kAΔt，Δt增大，换热面积减少，制造成本也下降了。不仅如此，蒸发1吨水，常压蒸发可能耗费1.4t蒸汽，而减压蒸发可能只需要耗费1.1t蒸汽，运行成本下降也是很明显的。

2、换热器选择：尽量使用板式换热的蒸发器

原因在于板式比列管的传热系数k要高得多，这样要的面积就少；而且板式换热器的占地小，不需要太大的空间，巡检容易。当然，最关键的是选择正确的板型，根据物料的粘性、结垢特性等，配备合适的CIP系统，保证系统长久稳定的运行。

3、物料预热

将物料预热，离沸腾的温度就近了，使用的蒸汽就少了。在实际工业化生产中，有很多低品位，而且连续的热源，适当的加以考虑，可以在一定程度降低能源消耗。比如，某单效系统，25℃进料，耗费蒸汽1.06t，但如果将物料预热到50℃，只需要耗费0.98t蒸汽，降幅达8%。

4、物性的情况：关注沸点升高的问题

（1）沸点升高的原理

沸点升高即：将非挥发性溶质（例如盐）添加到纯溶剂（例如水）中时，就会发生这种情况。沸点升高是一种依数性，它取决于溶解物质的存在及其数量，而不是它们的特性。依数性包括：蒸气压相对降低、沸点升高、冰点降低、渗透压变化这4个，这里，沸点升高更值得我们关注。

（2）沸点升高情况的测量

大多数情况下的溶液，它的沸点是可以通过仪器测量的。测量的方法有好几种，最为普通的就是，通过简单蒸馏法，把溶液加热至沸腾，监测蒸汽温度，但是，这种方法，容易出现监测误差，出现温度过低的情况。有介绍说的最为简单的方法是蒂勒管(Thieletube)法，这个方法简单易行，具体怎么做，需要参照说明书进行操作。

5、设备成本与维护：在保证性能的前提下，尽量降低设备成本和维护费用。这包括选择合适的设备规格和材质，以及设计易于维护和清洁的结构。