1.5　降膜式蒸发器

目前,实际中应用最为广泛的是降膜式蒸发器,如图1⁃2(f)~(k)所示。这是因为降膜式蒸发器加热温度低、蒸发速率快、物料在设备中停留时间短、节能。在食品、乳品、化工、制药及玉米深加工中降膜式蒸发器都有广泛的应用,如用于果蔬汁、牛奶、蛋品、维生素C、胶原蛋白、茶的浸泡液、谷氨酸钠等的蒸发浓缩,尤其适合热敏性物料的蒸发浓缩,物料在加热蒸发过程中有益元素能最大限度地得到保护。降膜式蒸发器分为单效、双效、三效及多效几种。根据料液特点及工艺需要,其加料方法也不尽相同。以三效降膜式蒸发器为例,其中最常用的加料方法是并流加料法,末效出料,如图1⁃7所示。

图1⁃7　不同加料法的三效降膜式蒸发器

料液在降膜式蒸发器中膜的形成与升膜式蒸发器完全不同。在降膜式蒸发器顶部设有料液分布器(应用最为广泛的是盘式分布器),料液分布器的作用是将进料均匀地分配给每根降膜管,并保证每根降膜管中的料液以液膜的状态沿着管壁向下流动。料液在降膜管中的流动是在重力及二次蒸汽流的作用下进行的,由于不是二次蒸汽克服料液自身的重力推动向上成膜,而是料液边向下流动边蒸发,到了降膜管底端,料液与二次蒸汽基本完成了分离,因此二次蒸汽夹带料液的现象大大改善,料液在加热管中布膜及蒸发更加稳定而有序。降膜管的长径比在100~315之间,管径一般在38~50mm之间。

降膜式蒸发器体积较大,占用空间较大,比同生产能力的外循环、强制循环蒸发器外形尺寸都要大。因此,一次性投资成本也比较大。如一台用于葡萄糖浆(玉米淀粉糖化液化转化而成)生产能力为8000kg/h的三效降膜式蒸发器,外形尺寸(长×宽×高)为10000mm×5000mm×12500mm。

降膜式蒸发器的最大特点是连续进料连续出料,浓度可一次达到设计要求,料液在设备中停留的时间短,一台蒸发量为5000kg/h的三效降膜式蒸发器料液从进入(含预热过程)至出料的时间仅为7min左右,而外循环等蒸发器则是间断出料,物料在设备中停留时间长,一般在20min以上。降膜式蒸发器的另一特点是节能,运行成本较低,而强制循环蒸发器的动力消耗大。因此,能用降膜式蒸发器蒸发的则不采用强制循环蒸发器或外循环蒸发器。无论从应用领域及数量上看,降膜式蒸发器都是排在首位的。随着我国国民经济的快速发展,降膜式蒸发器的应用领域也正在不断地扩大。降膜式蒸发器在热敏性物料的低温蒸发上更显其优越性。作为节能技术的热压缩装置即热泵,在降膜式蒸发器中获得了广泛的应用并产生了良好的经济效益与社会效益。

图1⁃8所示为不同预热形式的降膜式蒸发器总装图。实际应用中的降膜式蒸发器如图1⁃9~图1⁃12所示。

图1⁃8　不同预热形式的降膜式蒸发器总装图(单位:mm)

图1⁃9　实际应用于液态奶生产的单效降膜式蒸发器

图1⁃10　实际应用于氨基葡萄糖生产的MVR单效降膜式蒸发器

图1⁃11　实际应用中的三效降膜式蒸发器

图1⁃12　实际应用中的四效降膜式蒸发器