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铸铁蒸发器水室结构的参数化有限元分析
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常州华瑞特种加固技术工程有限公司
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蒸发器的构造、种类繁多,其原始的构造形式特别适用于制糖工业方面。蒸汽夹套式单效真空蒸发器早在1812年就用于糖液的蒸发,1829年出现了多次利用蒸汽的多效蒸发设备。
随着工业的需要和发展。蒸发器构造的形式也逐步改进。例如先以横管加热式取代了夹套加热式,再改进成为竖管加热式,而后者在广泛使用中又继续得到改进。为了避免溶液静压强的影响,创造了液膜蒸发器。为了提高生产强度,又创造了加热室在外的蒸发器和强制循环蒸发器。此外。节省加热蒸气的办法。除了将二次蒸气加以利用成为多效蒸发外,还可借二次的绝热压缩,使其温度升高而能再度用于原蒸发器,以作为加热蒸气,如此操作的蒸发器称为热泵蒸发器。这些改进和创造,都以蒸发的基本原理以及与其生产强度有关的许多因素的研究为依据。
各种不同构造的蒸发器的特征如下:
加热面形状和位置—夹套、蛇管、直管、加热室在内或在外;
蒸发器本身的放置方法—横卧、竖立、倾斜;
溶液的循环方法—自然循环、强制循环。
若按操作方法。蒸发设备也同样可以分为间歇式和连续式两类。
但不管哪一类蒸发器,都由加热室和分离室两部分组成。加热室也称沸腾室,是用饱和蒸汽间壁加热使物料沸腾的部分。实际上就是一种加热器,分离室也称蒸发室。溶液在加热室受热沸腾汽化后,产生的二次蒸气中带有大量的液滴,利用蒸发室突然增大的蒸发空间使液滴凝聚沉降而与蒸气分离。
降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。