Laboratóriumi elpárologtatók

Az oldat elpárologtatóban való mozgása szerint a következők vannak:

Termékjellemzők

Keringető párologtató

Az ilyen típusú elpárologtató lehetővé teszi az oldat keringését az elpárologtatóban. A keringés különböző okai miatt két kategóriába sorolható: természetes keringés és kényszerkeringés.
1. Központi keringető csöves elpárologtató, más néven szabványos elpárologtató. Fűtőkamrája függőleges csőkötegekből áll, középen egy nagy átmérőjű központi keringtető csővel, a többi kisebb átmérőjű fűtőcsövet pedig forralócsőnek nevezzük. A központi keringtető cső nagyobb mérete miatt az egységnyi oldattérfogat által elfoglalt hőátadó felület kisebb, mint a forráscsőben lévő egységnyi oldat térfogata. Ez azt jelenti, hogy a központi keringető csőben és más fűtőcsövekben lévő oldat hevítési foka eltérő, aminek következtében a gőz-folyadékkeverék sűrűsége kisebb a forráscsőben, mint a központi keringtető csőben. Ezenkívül a felszálló gőz felfelé szívó hatása miatt az elpárologtatóban lévő oldat keringő áramlást hoz létre a központi keringtető csőből, amely lefelé halad a felfelé tartó forráscső felé. Ezt a fajta körforgást elsősorban az oldat sűrűségkülönbsége okozza, ezért természetes körforgásnak nevezzük. Ez a hatás előnyös az elpárologtató belsejében a hőátadás hatékonyságának javítására.
Az oldat jó keringésének biztosítása érdekében a központi keringtető cső keresztmetszete általában 40-100%-a más fűtőcsövek teljes keresztmetszeti területének; A fűtőcső magassága általában 1-2 m; A fűtőcső átmérője 25-75mm között van. Ezt a fajta elpárologtatót széles körben használják kompakt felépítésének, egyszerű gyártási képességének, jó hőátadásának és megbízható működésének köszönhetően. A szerkezeti korlátok miatt azonban a kerékpározási sebesség nem magas. Az oldat fűtőkamrában történő folyamatos keringetésével koncentrációja mindig megközelíti a teljes oldatét, ami az oldat magas forráspontját és az effektív hőmérsékletkülönbség csökkenését eredményezi. Ez a keringető elpárologtatók gyakori hátránya. Ezenkívül a berendezés tisztítása és karbantartása nem elég kényelmes, ezért ez az elpárologtató nehéz teljes mértékben megfelelni a gyártási követelményeknek.

2. A keringető elpárologtatóban lévő elpárologtató folyadék könnyű kristályosodása, lerakódása és nehéz tisztítása miatti hátrányok kiküszöbölése érdekében ésszerűbb fejlesztés történt a szabványos elpárologtató szerkezetén, amely a felfüggesztett kosaras elpárologtató. A 4 fűtőkamra olyan, mint egy kosár, amely az elpárologtató köpenyének alsó részén van felfüggesztve, és egy központi keringtető csővel van felváltva, amelynek gyűrű alakú csatornája van a fűtőkamra külső fala és az elpárologtató belső fala között. Az oldat a fűtőcső közepe mentén felemelkedik, majd lefelé áramlik a felfüggesztett kosárfűtőkamra külső fala és az elpárologtató belső fala közötti gyűrű alakú rés mentén, körfolyamatot alkotva. Mivel a gyűrű alakú rés területe a fűtőcső teljes keresztmetszete körülbelül 100-150%-a, az oldat keringési sebessége nagyobb, mint egy szabványos elpárologtatóé, és eléri az 1,5 m/s-ot. Ráadásul ennek az elpárologtatónak a fűtőkamrája felülről eltávolítható karbantartás vagy csere céljából, és a hőveszteség is viszonylag kicsi. Legfőbb hátránya az összetett szerkezet és a nagy fémfogyasztás az egységnyi hőátadó felületre vetítve.

3. A fent említett természetes keringetésű elpárologtató keringési sebessége nem elég magas, általában 1,5 m/s alatti. Az elpárologtató alkalmasabbá tétele nagy viszkozitású, könnyen kristályosodó vagy erős lerakódású oldatok elpárologtatására, valamint az oldat keringtetési sebességének növelésére a működési ciklus meghosszabbítása és a tisztítási idők számának csökkentése érdekében.
Szerkezeti jellemzője, hogy a fűtőkamra tetején egy forráskamra található. A fűtőkamrában lévő oldat nem forr fel a fűtőcsőben a forráskamrában lévő folyadékoszlop által hozzáadott statikus nyomás miatt. Csak akkor kezdhet el forrni, ha felemelkedik a forráskamrába, és a nyomás csökken. Ezért az oldat forralása és párologtatása a fűtőkamrából a hőátadó felület nélküli forráskamrába halad, így elkerülhető a kristályok vagy szennyeződések kialakulása a fűtőcsőben. Ezen túlmenően ennek az elpárologtatónak a keringető csövének keresztmetszete körülbelül 2-3-szorosa a fűtőcső teljes keresztmetszete, és az oldat keringési sebessége elérheti a 2,5-3 m/s-ot vagy többet, így a teljes hőátbocsátási tényező is viszonylag magas. Ennek az elpárologtatónak a fő hátránya a nagy hőmérséklet-különbség-veszteség, amelyet a folyadékoszlop statikus nyomásmagassága okoz (részletesen lásd a 6.3.1-et). Egy bizonyos effektív hőmérséklet-különbség fenntartásához nagy nyomásra van szükség a gőz felmelegítéséhez. Ráadásul a berendezés nagy, sok anyagot fogyaszt, magas gyárakat igényel. A nagy viszkozitású, könnyen kristályosodó és lerakódó anyagok elpárologtatásánál a fent említett természetes keringetésű elpárologtatón kívül kényszerkeringetésű elpárologtatót is alkalmaznak. Ebben az elpárologtatóban az oldat keringtetése főként külső áramra támaszkodik, amelyet egy szivattyú kényszerít egy bizonyos irányba, hogy keringést generáljon. A keringetési sebesség nagysága a szivattyú áramlási sebességének beállításával szabályozható, általában 2,5 m/s felett. A kényszerkeringésű elpárologtató hőátbocsátási tényezője is magasabb, mint az általános természetes keringetőé. De nyilvánvaló hátránya a magas energiafogyasztás, amely körülbelül 0,4-0,8 kW-ot igényel a fűtési terület négyzetméterénként.

Egyirányú elpárologtató

Ennek a típusnak a fő jellemzőjeLaboratóriumi elpárologtatókaz, hogy az oldat csak egyszer halad át a fűtőkamrán az elpárologtatóban, és koncentrált folyadékként távozik keringető áramlás nélkül. Amikor az oldat áthalad a fűtőkamrán, film alakban folyik a cső falán, ezért közismert nevén folyadékfilm elpárologtató. Az elpárologtatóban lévő anyagok különböző áramlási irányai szerint az egyjáratú elpárologtatókat a következő típusokra osztják.
1. Egy felszálló filmpárologtató fűtőkamrája sok függőleges hosszú csőből áll. Az általánosan használt fűtőcső átmérője 25-50 mm, és a cső hosszának és a cső átmérőjének aránya körülbelül 100-150. Előmelegítés után a folyadékot az elpárologtató aljáról vezetik be, és a fűtőcsőben felmelegítik, felforralják és gyorsan elpárolognak. A keletkezett gőz nagy sebességgel emelkedik fel a fűtőcsőben. Normál nyomású üzemhez a megfelelő kilépő gőzsebesség 20-50m/s, csökkentett nyomású üzem esetén a gőzsebesség elérheti a 100-160m/s-ot vagy még ennél is magasabbat. Az oldatot a felszálló gőz hajtja, amely filmben emelkedik fel a csőfal mentén, és tovább párolog. A 2-es szeparátorban a gőz és a folyadék keverékét leválasztják, és a teljes folyadékot a szeparátor aljáról, míg a szekunder gőzt felülről ürítik ki. Megjegyzendő, hogy ha a folyadékból elpárologtatott víz mennyisége nem nagy, akkor nehéz lesz elérni a kívánt gőzsebességet, vagyis a felszálló filmbepárló nem alkalmas koncentrált oldatok elpárologtatására; Nem alkalmas továbbá magas viszkozitású, könnyen kristályosodó vagy lerakódó anyagokhoz.

2. A leeső filmpárologtató és a felszállófilmes párologtató között az a különbség, hogy a betáplált folyadékot az elpárologtató tetejéről adagolják, és a gravitáció hatására a csőfal mentén leereszkedő filmet képez, és ezalatt elpárolog és besűrűsödik, így az alján koncentrált folyadék keletkezik. A felszálló fólia elpárologtatótól eltérő fóliaképző mechanizmusnak köszönhetően a lefutó filmpárologtató nagyobb koncentrációjú, viszkozitású (például 0,05-0,45 Ns/m2 tartományban) és hőérzékenységű anyagokat képes elpárologtatni. A csőben lévő folyadékfilm egyenetlen eloszlása ​​és a felszálló fóliapárologtatóhoz képest kisebb hőátbocsátási tényező miatt azonban továbbra sem alkalmas kristályosodásra vagy lerakódásra hajlamos anyagokhoz.
Az oldat filmszerű áramlásának köszönhetően az egyirányú elpárologtatóban a konvektív hőátadási tényező nagymértékben javul, lehetővé téve, hogy az oldat egyetlen menetben, további keringés nélkül elérje a kívánt koncentrációt a fűtőkamrán. Ezért nagyobb előnyei vannak, mint a cirkulációs elpárologtatónak. Az oldat keringtetésének mellőzésének előnyei a következők: (1) az oldat tartózkodási ideje az elpárologtatóban nagyon rövid, így különösen alkalmas hőérzékeny anyagok elpárologtatására; (2) A teljes oldat koncentrációja nem mindig közelíti meg a kész folyadék koncentrációját, mint a keringető típusnál, ezért ennek az elpárologtatónak az effektív hőmérsékletkülönbsége viszonylag nagy. Legfőbb hátránya, hogy meglehetősen érzékeny az előtolási terhelés ingadozására, és amikor a kialakítás vagy a működés nem megfelelő, nem könnyű filmet képezni. Ekkor a konvektív hőátbocsátási tényező jelentősen csökken.

3. A kaparó párologtató fűtőgőzköpennyel rendelkezik az elpárologtató héjában, amely forgatható pengékkel vagy kaparóval van felszerelve. A kaparóknak két típusa van: fix típusú és rotoros típusú. Az előbbi és a héj belső fala közötti rés 0,5-1,5 mm, míg az utóbbi és a fal közötti rés a forgórész fordulatszámától függően változik. A folyadékot érintőirányban adagoljuk az elpárologtató felső részéből (a kaparóval koaxiálisan az anyagtálcára is). A gravitáció, a centrifugális erő és a forgó kaparó hatásának köszönhetően az oldat lefelé forgó filmet képez a készülék belső falán, és e folyamat során elpárolog és koncentrálódik, befejezve a folyadék kiürítését az alján. Az ilyen típusú elpárologtató egy egyirányú elpárologtató, amely külső energiát használ a film kialakításához. Kiemelkedő előnye az anyagokhoz való erős alkalmazkodóképessége és rövid, általában néhány másodperces vagy tíz másodperces tartózkodási ideje, így alkalmas magas viszkozitású (például tannin kivonat, méz stb.) és kristályosodásra, lerakódásra, hőérzékenységre hajlamos anyagokra. De a szerkezete összetett és sok energiát fogyaszt, körülbelül 1,5-3 kW-ot igényel négyzetméterenként a hőátadó felületen. Emellett a feldolgozási kapacitása nagyon kicsi, a gyártási és telepítési követelmények pedig magasak.

Párologtató közvetlen érintkező hőátadással

A tényleges gyártás soránLaboratóriumi elpárologtatóknéha közvetlen érintkezéssel hőátadást alkalmaznak. Az üzemanyagot (általában gázt és olajat) levegővel keveri, majd egy oldatba merített égéskamrában égeti el, magas hőmérsékletű lángokat és füstöt hozva létre, amelyeket az égéstér alján lévő fúvókákon keresztül közvetlenül az elpárolgott oldatba permeteznek. A magas hőmérsékletű gáz és az oldat közvetlen érintkezésbe kerül, míg a hőátadás során a víz elpárolog és elpárolog. A keletkező vízgőz és a kipufogógáz együtt távozik az elpárologtató tetejéről. Égésterének bemerülési mélysége az oldatba általában 0,2-0,6 m, az égéstérből kilépő gáz hőmérséklete pedig elérheti az 1000 fokot is. A közvetlen kontaktus hőátadásnak köszönhetően hőátadó hatása nagyon jó, hőhasznosítása magas. A rögzített hőátadó fal hiánya miatt a szerkezet egyszerű és különösen alkalmas a kristályosodásra, lerakódásra és korrózióra hajlamos anyagok elpárologtatására. Széles körben használják a hulladéksav kezelésében és az ammónium-szulfát oldat elpárologtatásában. De ha az elpárolgott folyadékot nem engedik füsttel szennyezni, akkor az ilyen típusú párologtató általában nem megfelelő. A nagy mennyiségű füst jelenléte miatt pedig a másodlagos gőz hasznosítása korlátozott. Ezenkívül a fúvóka hajlamosabb a magas hőmérsékletű folyadékba való merítés miatti sérülésekre. A fenti bevezetőből látható, hogy az elpárologtatóknak számos szerkezeti típusa létezik, mindegyiknek megvannak a maga előnyei, hátrányai és alkalmazható helyzetei. Kiválasztásnál először azt kell mérlegelni, hogy alkalmazkodni tud-e az elpárolgott anyag folyamatjellemzőihez, beleértve a viszkozitását, hőérzékenységét, korróziós képességét, illetve hajlamos-e a kristályosodásra vagy lerakódásra. Ezután egyszerű szerkezetre, könnyű gyártásra, alacsony fémfogyasztásra, kényelmes karbantartásra, jó hőátadási hatásra van szükség, és így tovább.