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列文式蒸发器上述的自然循环蒸发器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、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,这种蒸发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。这种蒸发器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失较大,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。 除了上述自然循环蒸发器外,在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器。在这种蒸发器中,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。强制循环蒸发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。
实际生产中,有时还应用直接接触传热的蒸发器。它是将燃料(通常为煤气和油)与空气混合后,在浸于溶液中的燃烧室内燃烧,产生的高温火焰和烟气经燃烧室下部的喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中。高温气体和溶液直接接触,同时进行传热使水分蒸发汽化,产生的水汽和废烟气一起由蒸发器顶部排出。其燃烧室在溶液中的浸没深度一般为0.2~0.6m,出燃烧室的气体温度可达1000℃以上。因是直接触接传热,故它的传热效果很好,热利用率高。由于不需要固定的传热壁面,故结构简单,特别适用于易结晶、结垢和具有腐蚀性物料的蒸发。在废酸处理和硫酸铵溶液的蒸发中,它已得到广泛应用。但若蒸发的料液不允许被烟气所污染,则该类蒸发器一般不适用。而且由于有大量烟气的存在,限制了二次蒸气的利用。此外喷嘴由于浸没在高温液体中,较易损坏。从上介绍可以看出,蒸发器的结构型式很多,各有其优缺点和适用的场合。在选型时,要看它能否适应所蒸发物料的工艺特性,包括物料的粘性、热敏性、腐蚀性以及是否容易结晶或结垢等,然后再要求其结构简单、易于制造、金属消耗量少,维修方便、传热效果好等等。
冰库蒸发器蒸发面积的计算与其他冷间蒸发器的计算方法相同。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。蒸发器的融霜方式可采用人工扫霜。在设置蒸发器时对于建筑净高在6m以下的冰库可不设墙排管,但顶排管分散布满,建筑净高在6m或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。
蒸发器的腐蚀:
管板受介质及焊接应力的影响,及易出现渗漏串液及腐蚀现象,致使设备功能下降,严重影响企业正常生产。若处理不及时,不但会导致设备报废,甚至造成重大的生产事故。
蒸发器循环冷却水中含有大量的盐类物质、腐蚀产物和各种微生物,由于未对其进行水处理,蒸发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、微生物淤泥、粘泥等,这些污垢牢固附着于铜管内表面,导致传热恶化、循环压力上升、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。
经常进行蒸发器的检漏工作。泄漏是蒸发器常见的故障现象,在使用过程中应注意经常检漏。氨蒸发器泄漏时,有刺激性气味,漏点处不结霜。对泄漏处可用酚酞试纸检查,因为氨是碱性,遇酚酞试纸变红色。用眼看时,一般在蒸发器的某处不结霜的地方通常就是泄漏点,也可在泄漏处用肥皂水找漏。
氟利昂蒸发器泄漏的检查可使用卤素灯和卤素检漏仪,也可用肥皂水找漏。检查时可先用眼查看蒸发排管上是否有油迹,因为氟利昂与油能互溶,氟利昂泄漏时,油也会从漏点渗出,因此,哪里有油迹,哪里就泄漏。用卤素灯检漏时,若某处有氟利昂泄漏时,卤素灯燃烧的火焰由蓝色变成微绿、浅绿、草绿、紫绿、紫色等颜色可判断氟利昂泄漏量的多少。若火焰呈深绿或紫色时,火焰中的光气有毒,不能长时间用此方法检查。这种情况下,可用肥皂水检查泄漏点。对于微量泄漏时,应使用卤素检漏仪进行检漏。
冷库制冷系统正常运行时蒸发器的表面温度远低于空气的露点温度,食品和空气中的水分会析出而凝结在管壁上。若管壁温度低于0°时水露则凝结成霜。结霜也是制冷系统正常运行的结果,所以蒸发器表面允许少量的结霜。由于霜的热导率太小,它是金属的百分之一,甚至几百分之一,因而霜层就形成了较大的热阻。特别是霜层较厚时,犹如保温一样,使蒸发器中的冷量不容易散发出来,影响了蒸发器的制冷效果,终使冷库达不到所要求的温度。同时,制冷剂在蒸发器内的蒸发情况也要减弱,不完全蒸发的氨液有可能被压缩机吸入而造成液击事故。
蒸发器在制冷系统中的作用是对外输出冷量,冷却载冷剂。按制冷剂的蒸发是在壳侧进行还是在管内进行分类,可分为满液式蒸发器和干式蒸发器。制冷剂在壳侧蒸发的为满液式蒸发器,制冷剂在管内蒸发的为干式蒸发器。