Laboratorijas iztvaicētāji

Atbilstoši šķīduma kustībai iztvaicētājā ir:

Produkta īpašības

Cirkulācijas iztvaicētājs

Šāda veida iztvaicētājs ļauj šķīdumam cirkulēt iztvaicētājā. Dažādu cirkulācijas iemeslu dēļ to var iedalīt divās kategorijās: dabiskā cirkulācija un piespiedu cirkulācija.
1. Centrālās cirkulācijas caurules iztvaicētājs, kas pazīstams arī kā standarta iztvaicētājs. Tās sildīšanas kamera sastāv no vertikāliem cauruļu saišķiem, kuru vidū ir liela diametra centrālā cirkulācijas caurule, un pārējās mazāka diametra sildīšanas caurules sauc par viršanas caurulēm. Lielāka centrālās cirkulācijas caurules izmēra dēļ siltuma pārneses virsma, ko aizņem šķīduma tilpuma vienība, ir mazāka nekā tā, ko aizņem šķīduma tilpuma vienība viršanas caurulē. Tas nozīmē, ka šķīduma sildīšanas pakāpe centrālajā cirkulācijas caurulē un citās apkures caurulēs ir atšķirīga, kā rezultātā vārīšanās caurulē ir mazāks tvaiku -šķidruma maisījuma blīvums nekā centrālajā cirkulācijas caurulē. Turklāt augošā tvaika augšupvērstā sūkšanas efekts liks šķīdumam iztvaicētājā veidot cirkulējošu plūsmu no centrālās cirkulācijas caurules lejup uz viršanas cauruli, kas paceļas. Šāda veida ciklu galvenokārt izraisa šķīduma blīvuma atšķirība, tāpēc to sauc par dabisko ciklu. Šis efekts ir labvēlīgs, lai uzlabotu siltuma pārneses efektivitāti iztvaicētājā.
Lai nodrošinātu labu šķīduma cirkulāciju, centrālās cirkulācijas caurules šķērsgriezuma laukums parasti ir 40-100% no citu apkures cauruļu kopējā šķērsgriezuma laukuma; Apkures caurules augstums parasti ir 1-2 m; Sildīšanas caurules diametrs ir no 25 līdz 75 mm. Šis iztvaicētāja veids tiek plaši izmantots, pateicoties tā kompaktajai struktūrai, vienkāršai izgatavošanai, labajai siltuma pārnesei un uzticamai darbībai. Tomēr strukturālo ierobežojumu dēļ riteņbraukšanas ātrums nav liels. Nepārtraukti cirkulējot šķīdumu sildīšanas kamerā, tā koncentrācija vienmēr tuvojas visa šķīduma koncentrācijai, kā rezultātā šķīdumam ir augsts viršanas punkts un efektīvā temperatūras starpība samazinās. Tas ir izplatīts cirkulējošo iztvaicētāju trūkums. Turklāt iekārtu tīrīšana un apkope nav pietiekami ērta, tāpēc šim iztvaicētājam ir grūti pilnībā izpildīt ražošanas prasības.

2. Lai novērstu cirkulējošā iztvaicētājā esošā iztvaikojošā šķidruma vieglas kristalizācijas, zvīņošanās un sarežģītās tīrīšanas trūkumus, ir veikti saprātīgāki standarta iztvaicētāja, kas ir piekaramā groza iztvaicētāja, struktūras uzlabojumi. Sildīšanas kamera 4 ir kā grozs, piekārts pie iztvaicētāja korpusa apakšējās daļas un aizstāts ar centrālu cirkulācijas cauruli ar gredzenveida kanālu starp sildīšanas kameras ārējo sienu un iztvaicētāja iekšējo sienu. Šķīdums paceļas pa sildīšanas caurules centru un pēc tam plūst uz leju pa gredzenveida spraugu starp piekārtās groza sildīšanas kameras ārējo sienu un iztvaicētāja iekšējo sienu, veidojot ciklu. Tā kā gredzenveida spraugas laukums ir aptuveni 100 līdz 150% no apkures caurules kopējā šķērsgriezuma laukuma, šķīduma cirkulācijas ātrums ir lielāks nekā standarta iztvaicētājam, sasniedzot līdz 1,5 m/s. Turklāt šī iztvaicētāja sildīšanas kameru var noņemt no augšas apkopei vai nomaiņai, un siltuma zudumi arī ir salīdzinoši nelieli. Tās galvenais trūkums ir sarežģītā struktūra un lielais metāla patēriņš uz siltuma pārneses laukuma vienību.

3. Iepriekš minētā dabiskās cirkulācijas iztvaicētāja cirkulācijas ātrums nav pietiekami liels, parasti zem 1,5 m/s. Padarīt iztvaicētāju piemērotāku tādu šķīdumu iztvaicēšanai, kuriem ir augsta viskozitāte, viegla kristalizācija vai spēcīga zvīņošanās, un palielināt šķīduma cirkulācijas ātrumu, lai pagarinātu darbības ciklu un samazinātu tīrīšanas reižu skaitu.
Tās strukturālā iezīme ir viršanas kameras pievienošana sildīšanas kameras augšpusē. Šķīdums sildīšanas kamerā nevārās sildīšanas caurulē statiskā spiediena dēļ, ko pievieno šķidruma kolonna viršanas kamerā. Tas var sākt vārīties tikai tad, kad tas paceļas līdz vārīšanās kamerai un spiediens samazinās. Tāpēc šķīduma vārīšanās un iztvaikošana virzās no sildīšanas kameras uz viršanas kameru bez siltuma pārneses virsmas, tādējādi izvairoties no kristālu vai netīrumu veidošanās sildīšanas caurulē. Turklāt šī iztvaicētāja cirkulācijas caurules šķērsgriezuma laukums- ir aptuveni 2-3 reizes lielāks par sildīšanas caurules kopējo šķērsgriezuma laukumu, un šķīduma cirkulācijas ātrums var sasniegt 2,5–3 m/s vai vairāk, tāpēc arī kopējais siltuma pārneses koeficients ir salīdzinoši augsts. Galvenais šī iztvaicētāja trūkums ir lielais temperatūras starpības zudums, ko izraisa šķidruma kolonnas statiskā spiediena galvas efekts (sīkāku informāciju sk. 6.3.1.). Lai uzturētu noteiktu efektīvu temperatūras starpību, tvaika sildīšanai nepieciešams augsts spiediens. Turklāt iekārtas ir lielas, patērē daudz materiālu un prasa augstas rūpnīcas. Papildus iepriekš minētajam dabiskās cirkulācijas iztvaicētājam, iztvaicējot materiālus ar augstu viskozitāti, vieglu kristalizāciju un zvīņošanos, tiek izmantots arī piespiedu cirkulācijas iztvaicētājs. Šajā iztvaicētājā šķīduma cirkulācija galvenokārt balstās uz ārējo jaudu, ko sūknis liek plūst noteiktā virzienā, lai radītu cirkulāciju. Cirkulācijas ātruma lielumu var kontrolēt, regulējot sūkņa plūsmas ātrumu, parasti virs 2,5 m/s. Arī piespiedu cirkulācijas iztvaicētāja siltuma pārneses koeficients ir augstāks nekā vispārējās dabiskās cirkulācijas koeficients. Bet tā acīmredzamais trūkums ir liels enerģijas patēriņš, kas prasa apmēram 0,4-0,8 kW uz kvadrātmetru apkures platības.

Vienvirziena iztvaicētājs

Šāda veida galvenā iezīmeLaboratorijas iztvaicētājiir tāds, ka šķīdums iztvaicētājā tikai vienu reizi iziet cauri sildīšanas kamerai un tiek izvadīts kā koncentrēts šķidrums bez cirkulējošas plūsmas. Kad šķīdums iziet cauri sildīšanas kamerai, tas plēves formā plūst uz caurules sienas, tāpēc to parasti sauc par šķidruma plēves iztvaicētāju. Atbilstoši dažādiem materiālu plūsmas virzieniem iztvaicētājā vienas plūsmas iztvaicētājus iedala šādos veidos.
1. Augošas plēves iztvaicētāja sildīšanas kamera sastāv no daudzām vertikālām garām caurulēm. Parasti izmantotais apkures caurules diametrs ir 25-50 mm, un caurules garuma attiecība pret caurules diametru ir aptuveni 100-150. Pēc iepriekšējas uzsildīšanas šķidrums tiek ievadīts no iztvaicētāja apakšas un uzkarsēts sildīšanas caurulē, vārot un strauji iztvaikojot. Radītais tvaiks sildīšanas caurulē paceļas lielā ātrumā. Piemērots izplūdes tvaika ātrums normālai spiediena darbībai ir 20–50 m/s, un pazemināta spiediena režīmā tvaika ātrums var sasniegt 100–160 m/s vai pat vairāk. Šķīdumu virza augošais tvaiks, kas paceļas plēvē gar caurules sienu un turpina iztvaikot. Tvaiku un šķidruma maisījums tiek atdalīts separatorā 2, un no separatora apakšas tiek izvadīts viss šķidrums, savukārt no augšas tiek izvadīts sekundārais tvaiks. Jāņem vērā, ka, ja no šķidruma iztvaicētā ūdens daudzums nav liels, būs grūti sasniegt vajadzīgo tvaika ātrumu, tas ir, uzlecošās plēves iztvaicētājs nav piemērots koncentrētu šķīdumu iztvaicēšanai; Tas nav piemērots arī materiāliem ar augstu viskozitāti, vieglu kristalizāciju vai zvīņošanos.

2. Atšķirība starp krītošās plēves iztvaicētāju un augošās plēves iztvaicētāju ir tāda, ka padeves šķidrums tiek pievienots no iztvaicētāja augšpuses, un gravitācijas spēka ietekmē tas veido plēvi, piemēram, nolaišanos gar caurules sienu, un šī procesa laikā iztvaiko un sabiezē, tā apakšā iegūstot koncentrētu šķidrumu. Pateicoties atšķirīgajam plēves -veidošanas mehānismam no augošās plēves iztvaicētāja, krītošās plēves iztvaicētājs var iztvaikot materiālus ar augstāku koncentrāciju, viskozitāti (piemēram, diapazonā no 0,05 līdz 0,45 Ns/m2) un termisko jutību. Tomēr, ņemot vērā nevienmērīgo šķidruma plēves sadalījumu caurulē un mazāku siltuma pārneses koeficientu, salīdzinot ar augošās plēves iztvaicētāju, tas joprojām nav piemērots materiāliem, kas ir pakļauti kristalizācijai vai mērogošanai.
Pateicoties plēvei līdzīgai šķīduma plūsmai vienvirziena iztvaicētājā, konvekcijas siltuma pārneses koeficients ir ievērojami uzlabots, ļaujot šķīdumam sasniegt nepieciešamo koncentrāciju vienā piegājienā caur sildīšanas kameru bez turpmākas cirkulācijas. Tāpēc tam ir lielākas priekšrocības nekā cirkulācijas iztvaicētājam. Šķīduma necirkulācijas priekšrocības ietver: (1) šķīduma uzturēšanās laiks iztvaicētājā ir ļoti īss, tādēļ tas ir īpaši piemērots termojutīgu materiālu iztvaicēšanai; (2) Visa šķīduma koncentrācija ne vienmēr ir tuvu gatavā šķidruma koncentrācijai, piemēram, cirkulācijas tipam, tāpēc šī iztvaicētāja efektīvā temperatūras starpība ir salīdzinoši liela. Tās galvenais trūkums ir tas, ka tas ir diezgan jutīgs pret padeves slodzes svārstībām, un, ja konstrukcija vai darbība nav piemērota, nav viegli izveidot plēvi. Šajā laikā konvekcijas siltuma pārneses koeficients ievērojami samazināsies.

3. Skrāpja iztvaicētājam ir sildīšanas tvaika apvalks iztvaicētāja apvalka iekšpusē, kas ir aprīkots ar grozāmiem asmeņiem vai skrāpjiem. Ir divu veidu skrāpji: fiksēta tipa un rotora tipa. Atstarpe starp pirmo un korpusa iekšējo sienu ir 0,5-1,5 mm, savukārt atstarpe starp otro un sienu mainās atkarībā no rotora apgriezienu skaita. Šķidrumu pievieno pieskares virzienā no iztvaicētāja augšējās daļas (arī pievieno materiāla paplātei koaksiāli ar skrāpi). Smaguma, centrbēdzes spēka un rotējošā skrāpja darbības dēļ šķīdums uz ierīces iekšējās sienas veido plēvi, kas rotē uz leju, un šī procesa laikā tiek iztvaicēts un koncentrēts, pabeidzot šķidruma novadīšanu apakšā. Šāda veida iztvaicētājs ir vienvirziena iztvaicētājs, kas izmanto ārēju jaudu, lai izveidotu plēvi. Tā izcilā priekšrocība ir tā spēcīgā pielāgošanās spēja materiāliem un īss uzturēšanās laiks, kas parasti ir dažas sekundes vai desmitiem sekunžu, padarot to piemērotu augstas viskozitātes (piemēram, tanīna ekstraktam, medus utt.) un materiāliem, kas ir pakļauti kristalizācijai, zvīņošanās un karstuma jutīgumam. Bet tā struktūra ir sarežģīta un patērē daudz enerģijas, kas prasa apmēram 1,5-3 kW uz kvadrātmetru siltuma pārneses virsmas. Turklāt tā apstrādes jauda ir ļoti maza, un ražošanas un uzstādīšanas prasības ir augstas.

Iztvaicētājs ar tieša kontakta siltuma pārnesi

Faktiskajā ražošanā,Laboratorijas iztvaicētājiar tiešu kontaktu siltuma pārnesi dažreiz izmanto. Tas sajauc degvielu (parasti gāzi un eļļu) ar gaisu un sadedzina to sadegšanas kamerā, kas iegremdēta šķīdumā, radot augstas-temperatūras liesmas un dūmus, kas tiek tieši izsmidzināti iztvaicētajā šķīdumā caur sprauslām sadegšanas kameras apakšā. Augstas temperatūras gāze un šķīdums nonāk tiešā saskarē, savukārt siltuma pārnese notiek, lai iztvaikotu un iztvaikotu ūdeni. Iegūtie ūdens tvaiki un izplūdes gāzes tiek izvadīti kopā no iztvaicētāja augšdaļas. Tās sadegšanas kameras iegremdēšanas dziļums šķīdumā parasti ir 0,2-0,6 m, un gāzes temperatūra, kas iziet no sadegšanas kameras, var sasniegt vairāk nekā 1000 grādus. Tiešā kontakta siltuma pārneses dēļ tā siltuma pārneses efekts ir ļoti labs un siltuma izmantošanas līmenis ir augsts. Tā kā nav fiksētas siltuma pārneses sienas, konstrukcija ir vienkārša un īpaši piemērota tādu materiālu iztvaicēšanai, kuri ir pakļauti kristalizācijai, zvīņošanās un korozijas riskam. Tas ir plaši izmantots atkritumu skābju apstrādē un amonija sulfāta šķīduma iztvaicēšanai. Bet, ja iztvaicēto šķidrumu nedrīkst piesārņot ar dūmiem, tad šāda veida iztvaicētājs parasti nav piemērots. Un lielā dūmu daudzuma dēļ sekundārā tvaika izmantošana ir ierobežota. Turklāt sprausla ir vairāk pakļauta bojājumiem, ko izraisa iegremdēšana augstas temperatūras šķidrumā. No iepriekš minētā ievada var redzēt, ka ir daudz iztvaicētāju strukturālo veidu, katram ir savas priekšrocības, trūkumi un piemērojamās situācijas. Izvēloties, vispirms jāapsver, vai tas var pielāgoties iztvaicētā materiāla procesa īpašībām, tostarp viskozitātei, termiskajai jutībai, korozijai, un vai tas ir pakļauts kristalizācijai vai zvīņošanās procesam. Tad tai ir jābūt vienkāršai struktūrai, vienkāršai izgatavošanai, zemam metāla patēriņam, ērtai apkopei, labam siltuma pārneses efektam utt.