薄膜蒸发器传热蒸发性能的实验研究.pdf

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