在食品果汁濃縮、牛奶蒸發(fā)、制藥提取液濃縮、化工溶劑回收、廢水處理等工藝中,需要將大量稀溶液蒸發(fā)濃縮,傳統(tǒng)釜式蒸發(fā)停留時間長、物料受熱久,熱敏成分容易變質(zhì)。降膜蒸發(fā)器通過讓料液在換熱管內(nèi)壁形成均勻液膜,自上而下順流流動同時被加熱蒸發(fā),氣液兩相同向流動完成蒸發(fā)濃縮,是現(xiàn)代蒸發(fā)濃縮工藝中應用較廣的蒸發(fā)設備類型。
液膜流動,傳熱效率高
料液從蒸發(fā)器頂部經(jīng)料液分布器均勻分配到每根換熱管內(nèi),沿管內(nèi)壁形成連續(xù)均勻的液膜,在重力作用下沿管壁向下流動。液膜厚度較薄、流動速度快,管外壁的加熱蒸汽釋放的熱量可快速穿過管壁傳遞給液膜,液膜在流動過程中快速吸收熱量使部分溶劑蒸發(fā),管內(nèi)傳熱系數(shù)高,換熱效果好。
相比自然循環(huán)蒸發(fā)器依靠重度差循環(huán),降膜蒸發(fā)器中料液不需要大量滯留加熱即可完成蒸發(fā),單位換熱面積蒸發(fā)強度大,同等蒸發(fā)量下所需換熱面積相對較小,設備結(jié)構(gòu)緊湊。
物料受熱時間短,適合熱敏物料
料液從進入換熱管到流出分離器,在加熱管內(nèi)停留時間較短,一般數(shù)秒到數(shù)十秒即可完成一次蒸發(fā),避免了物料在蒸發(fā)器內(nèi)長時間受熱。
對于果汁、牛奶、維生素溶液、中藥提取液、酶制劑等熱敏性物料,短時間受熱可有效減少熱敏成分的熱分解與風味損失,保留原料原有風味、色澤與活性成分,濃縮產(chǎn)品品質(zhì)較好。同時降膜流動中沒有物料長時間滯留在加熱面死角,減少物料長時間高溫導致的結(jié)焦、結(jié)垢風險。

溫差損失小,適合多效與MVR節(jié)能組合
降膜蒸發(fā)過程中,管內(nèi)氣液混合物順流向下流動,流體靜壓力引起的沸點升高較小,加熱蒸汽與料液之間的有效傳熱溫差較大,可在較低加熱溫度下實現(xiàn)蒸發(fā),有利于利用低品位蒸汽或廢熱作為熱源。
良好的溫差特性讓降膜蒸發(fā)器很適合組合成多效蒸發(fā)系統(tǒng),前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一效的加熱熱源多次重復利用;也可與MVR機械蒸汽再壓縮技術配合,將二次蒸汽經(jīng)壓縮機壓縮升溫后回用加熱,大幅降低蒸汽消耗與運行能耗,在大型蒸發(fā)濃縮項目中節(jié)能優(yōu)勢明顯。
管內(nèi)氣液同向流動,不易結(jié)垢易發(fā)泡
料液沿管壁成膜向下流動,蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽在管中心與液膜同向向下流動,高速蒸汽對液膜產(chǎn)生剪切與拖曳作用,讓液膜保持持續(xù)流動更新,管壁上料液不斷被帶走,不易在管壁停留結(jié)焦。
與升膜蒸發(fā)器相比,降膜蒸發(fā)器不需要料液達到一定流速就能成膜,低蒸發(fā)強度下也能穩(wěn)定工作;對于蒸發(fā)過程容易起泡的物料(如發(fā)酵液、蛋白溶液、皂角苷溶液等),高速向下流動的二次蒸汽對泡沫有抑制與破碎作用,減少泡沫夾帶,降低霧沫夾帶損失與分離器負擔。
操作彈性大,適用濃度范圍廣
通過調(diào)整進料量、加熱蒸汽壓力與回流比,降膜蒸發(fā)器可在較寬負荷范圍內(nèi)穩(wěn)定運行,進料濃度波動較大時也能維持正常成膜蒸發(fā)。從低濃度稀溶液的預濃縮到較高濃度料液的最終濃縮,降膜蒸發(fā)器均可較好適配。
多效降膜蒸發(fā)系統(tǒng)可連續(xù)化、自動化運行,進料、出料、液位、溫度、真空度均可自動控制,操作人員勞動強度低,生產(chǎn)穩(wěn)定性好。
適配多元濃縮場景
基于上述特點,降膜蒸發(fā)器廣泛應用于食品行業(yè)的果汁、牛奶、糖類、咖啡提取液濃縮;制藥行業(yè)中藥提取液、維生素、抗生素溶液蒸發(fā)濃縮;化工行業(yè)溶劑回收、鹽溶液濃縮;環(huán)保行業(yè)工業(yè)廢水、反滲透濃水蒸發(fā)減量等場景,是熱敏物料濃縮、節(jié)能蒸發(fā)工程中常用的蒸發(fā)器類型。