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刮板式表冷器表冷器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由表冷器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、当地离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种表冷器是一种利用外加动力成膜的单程型表冷器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、当地蜂蜜等)和易结晶、当地结垢、当地热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。
蒸发就是用加热的方法,表冷器将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况,使部分溶剂汽化并被移除,从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合:1、同城浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理(如冷却结晶)制取固体产品,例如电解烧碱液的浓缩,食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等。2、同城同时浓缩溶液和回收溶剂,例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯,中药生产中酒精浸出液的蒸发等。3、同城为了获得纯净的溶剂,例如海水淡化等。总之,在化学工业、同城食品工业、同城制药等工业中,蒸发操作被广泛应用。
列文式表冷器上述的自然循环表冷器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使表冷器更适用于蒸发粘度较大、本地易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。另外,这种表冷器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上,故总传热系数亦较大。这种表冷器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见6.3.1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。 除了上述自然循环表冷器外,在蒸发粘度大、本地易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环表冷器。在这种表冷器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在2.5m/s以上。强制循环表冷器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4~0.8kW。
冰库表冷器蒸发面积的计算与其他冷间表冷器的计算方法相同。也可根据冰库净面积来选配,一般按一平方米面积配0.6~0.7m2蒸发面积。冰库温度应根据所贮冰的品种确定,贮存盐水冰的冰库其温度应为-4℃,贮存碎冰的冰库温度应为-18~-15℃。在设计制冷系统管道时,应考虑制冰机不生产时冰库仍能降温。表冷器的融霜方式可采用人工扫霜。在设置表冷器时对于建筑净高在6m以下的冰库可不设墙排管,但顶排管必须分散布满,建筑净高在6m或高于6m的冰库应设墙排管不得采用翅片管,以防止堆码冰垛式撞坏。
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原因危害表冷器循环冷却水中含有大量的盐类物质、当地腐蚀产物和各种微生物,由于未对其进行水处理,表冷器运行一段时间后水侧会结有大量的钙镁碳酸盐垢及藻类、当地微生物淤泥、当地粘泥等,这些污垢牢固附着于铜管内表面,导致传热恶化、当地循环压力上升、当地机组真空度降低,影响机组的运行效率,造成较大的经济损失。传统的清洗方法通常采用化学清洗-酸洗,这种方法对各种沉积都有效,比机械方法省时。但化学清洗对系统和其他金属部件有腐蚀性,容易出现腐蚀设备管线的事情,而且在排放时污染环境。