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薄膜蒸发器传热蒸发性能的实验研究.pdf

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第33卷第2期 化工机械 67 薄膜蒸发器传热蒸发性能的实验研究 贺小华4 李 佳 李庆生尹侠 (南京工业大学) (南京林业大学) (南京工业大学) 摘 要 在自行研制的0.4m2薄膜蒸发器实验测试装置基础上,对介质水及烧碱溶液进行了蒸发实验, 得到了在不同工艺操作参数下薄膜蒸发器内备料液总传热系数K和蒸发强度研的变化曲线。实验结 果表明,转子转速度进料量对设备总传热系数K及蒸发强度日影响显著,各料液均存在最佳进料量。 粘度增加,总传热系数K相应减少,蒸发强度口相应增加,实验与数值模拟结果变化规律一致。研究结 果表明,从蒸发强度而言,薄膜蒸发器更适合于高粘度料液的蒸发浓缩。 关键词 薄膜蒸发器 传热系数 蒸发强度粘性料液 文献标识码 A 文章编号0254-6094(2006)02-0067-05 中图分类号TQ051.6+2 薄膜蒸发器由于其刮板的机械刮擦成膜作 1 实验流程设计 用,使处理的物料在蒸发表面停留时间短而受热 自行研制的0.4m2薄膜蒸发器实验装置的 效果好,特别适用于蒸发浓缩高粘性、热敏性或易 工艺流程如图1所示。该系统由加料釜、真空机 结晶物料,已经广泛应用于化工、医疗、食品及轻 组、蒸发装置、电加热炉、二次蒸汽冷凝器及监测 q 装置几个部分组成。开启真空和加热系统后,导 工等行业u 3。国内外对薄膜蒸发器的传热系数 和蒸发效率进行了大量的实验室研究H“1,但由 热油由电加热炉加热,导热油进入加料釜加热物 于蒸发传热及刮板刮擦成膜的复杂性,用于蒸发 料,经过预热的物料由加料釜经由转子流量计进 设计计算的液膜侧传热系数主要是液膜受热的数 入蒸发器,物料经浓缩后由蒸发器底部排出,进入 据。对蒸发器的蒸发实验多以水为介质,有关粘 接受罐;二次蒸汽由上部出口被抽出,进入冷凝 性料液的传热数据则报道较少。笔者通过数值模 器,经缓冲罐进一步捕集可凝性蒸汽后,少量残余 拟分析表明,薄膜蒸发器内粘性料液和纯物质水 气体进入真空泵。 的速度分布存在差异,粘性料液薄膜内尚没有形 2 介质水的加热蒸发实验与分析 成明显的传递边界层o7|。对高粘度料液而言,基 2.1 实验方案 于碱液蒸发浓缩开发的机械搅拌式薄膜蒸发器结 以水为实验介质,考察在不同系统真空度、导 构从动量和热量传递角度而言,尚有进一步优化 热油温度、进料量、进料温度和转子转速等5个参 设计的余地。 量下总传热系数K和蒸发强度肼的变化规律,为 本文在自行研制的F=0.4m2薄膜蒸发器实进一步研究薄膜蒸发器传热机理奠定基础。 验测试装置的基础上,通过改变薄膜蒸发器的操 各参量按以下选取: 作参数对纯物质水及烧碱溶液进行传热蒸发实 导热油温度90、120、150℃ 验,进一步探讨各工艺操作参数及料液粘性对传 系统真空度70.7、85.6、91.7kPa 热蒸发性能的影响,与数值模拟结果进行比较,从 进料温度25、45、65℃ 而为薄膜蒸发器设备从结构和操作工艺上进行优 进料量17.5、42、70L/h 化奠定基础。 转子转速214、259、306r/min ·贺小华,女,1965年8月生,副教授。江苏省南京市,210009。 万方数据 68 化工机械
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