升膜式蒸發(fā)器其加熱室由許多豎直長(zhǎng)管組成。常用的加熱管直徑為25~50mm,管長(zhǎng)和管徑之比約為100~150。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器底部引入,在加熱管內(nèi)受熱沸騰并迅速汽化,生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升,一般常壓下操作時(shí)適宜的出口汽速為20~50m/s,減壓下操作時(shí)汽速可達(dá)100至160m/s或更大些。溶液則被上升的蒸汽所帶動(dòng),沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸發(fā),汽、液混合物在分離器2內(nèi)分離,完成液由分離器底部排出,二次蒸汽則在頂部導(dǎo)出。須注意的是,如果從料液中蒸發(fā)的水量不多,就難以達(dá)到上述要求的汽速,即升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃溶液的蒸發(fā);它對(duì)粘度很大,易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料也不適用。
降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于,料液是從蒸發(fā)器的頂部加入,在重力作用下沿管壁成膜狀下降,并在此過程中蒸發(fā)增濃,在其底部得到濃縮液。由于成膜機(jī)理不同于升膜式蒸發(fā)器,故降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大(例如在0.05~0.45Ns/m2范圍內(nèi))、熱敏性的物料。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻,傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小,仍不適用易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料。
由于溶液在單程型蒸發(fā)器中呈膜狀流動(dòng),因而對(duì)流傳熱系數(shù)大為提高,使得溶液能在加熱室中不再循環(huán)就達(dá)到要求的濃度,因此比循環(huán)型蒸發(fā)器具有更大的優(yōu)點(diǎn)。溶液不循環(huán)帶來好處有:(1)溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短,因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā);(2)整個(gè)溶液的濃度,不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度,因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。其主要缺點(diǎn)是:對(duì)進(jìn)料負(fù)荷的波動(dòng)相當(dāng)敏感,當(dāng)設(shè)計(jì)或操作不適當(dāng)時(shí)不易成膜,此時(shí),對(duì)流傳熱系數(shù)將明顯下降。
MVR蒸發(fā)器,是英文mechanical vapor recompression的簡(jiǎn)稱。mvr是重新利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量,從而減少對(duì)外界能源的需求的一項(xiàng)技術(shù)。
二次蒸汽,經(jīng)過壓縮機(jī)的壓縮,壓力和溫度得以升高,熱焓隨之增加,被送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽即生蒸汽使用,使料液維持蒸發(fā)狀態(tài),而加熱蒸汽本 身將熱量傳遞給物料本身冷凝成水。這樣,原來要廢棄的蒸汽就得到了充分的利用,回收了潛熱,又提高了熱效率。
多效蒸發(fā)過程中,蒸發(fā)器某一效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源,只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量,使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽,而mvr蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。
溶液在一個(gè)降膜蒸發(fā)器里,通過物料循環(huán)泵在加熱管內(nèi)循環(huán)。初始蒸汽用新鮮蒸汽在管外給熱,將溶液加熱沸騰產(chǎn)生二次汽,產(chǎn)生的二次汽由渦輪增壓風(fēng)機(jī)吸入,經(jīng)增壓后,二次汽溫度提高,作為加熱熱源進(jìn)入加熱室循環(huán)蒸發(fā)。正常啟動(dòng)后,渦輪壓縮機(jī)將二次蒸汽吸入,經(jīng)增壓后變?yōu)榧訜嵴羝?,就這樣源源不斷進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)出的水分終變成冷凝水排出。
由于成本原因,單級(jí)離心壓縮機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)被普遍用于機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)。因此下述說明是針對(duì)此類設(shè)計(jì)。離心壓縮機(jī)是體積控制機(jī)器,即無論吸入壓力多大,體積流率幾乎保持恒定。而質(zhì)量流量的變化與 吸入壓力成比例。
冷庫制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)器的表面溫度遠(yuǎn)低于空氣的露點(diǎn)溫度,食品和空氣中的水分會(huì)析出而凝結(jié)在管壁上。若管壁溫度低于0°時(shí)水露則凝結(jié)成霜。結(jié)霜也是制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的結(jié)果,所以蒸發(fā)器表面允許少量的結(jié)霜。
由于霜的熱導(dǎo)率太小,它是金屬的百分之一,甚至幾百分之一,因而霜層就形成了較大的熱阻。特別是霜層較厚時(shí),猶如保溫一樣,使蒸發(fā)器中的冷量不容易散發(fā)出來,影響了蒸發(fā)器的制冷效果,終使冷庫達(dá)不到所要求的溫度。同時(shí),制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)情況也要減弱,不完全蒸發(fā)的氨液有可能被壓縮機(jī)吸入而造成液擊事故。
2、融霜對(duì)局部環(huán)境的影響
融霜的方法很多,如人工掃霜、制冷劑熱熔霜、水融霜、電熱融霜等。對(duì)于較小的制冷系統(tǒng),可采用人工除霜和電熱融霜,但應(yīng)在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。對(duì)于較大的制冷系統(tǒng),則應(yīng)采用制冷劑熱熔霜和水融霜。由于壓縮機(jī)的排氣式熱熔霜的熱源,所以制冷劑的熱熔霜應(yīng)在制冷系統(tǒng)運(yùn)行的條件下進(jìn)行。這樣看來不論采用哪種融霜方式,都要影響到冷庫溫度,特別是制冷劑熱熔霜,因?yàn)橐謳旆窟M(jìn)行,即一部分庫房止制冷,而另一部分庫房融霜,融霜的時(shí)間更長(zhǎng)一些,對(duì)庫溫的影響也更大一些若庫溫波動(dòng)過大,會(huì)影響到庫內(nèi)食品的質(zhì)量,特別是保鮮食品的質(zhì)量。而融掉的霜要及時(shí)清掃,否則會(huì)造成庫房地面的冰凍。