分离设备

高效蒸发器的原理和完善4

wixingkeji — Sat, 28 Aug 2010 11:12:15 CST

四、刮板蒸发器（薄膜蒸发器）原理及完善

（一）原理

看来怎么形成液膜成了膜式蒸发器的关键，刮板蒸发器内部装有可旋转的搅拌刮片，刮片端部与加热管内壁间隙要求比较严格（一般为0.75~1.5mm)，从而能使进入的原料液在旋转刮片带动下在加热管内壁形成薄膜，所以刮板式蒸发器也称薄膜蒸发器。

原料液由蒸发器上部切向进入加热管，旋转向下，所以刮板蒸发器是降膜蒸发器的一种。由于旋转刮片带动，在保证成膜的前提下液膜下降速度小于普通降膜蒸发器，使整个加热管内壁面都布满了液膜，所以刮板蒸发器的蒸发效率得到了提高。

（二）完善

刮板蒸发器缺点：1、结构复杂，有动件，所以密封和磨损都是要考虑的问题；2、动力消耗较大，运行成本较高；3、传热面积较小，因为刮片端部与加热管内壁间隙要求比较严格，所以内壁面积越大，加工要求越高；4、处理量较小。

刮板蒸发器可以完善的地方：

1、提高加工精度对刮板蒸发器蒸发效率有帮助。刮片端部与加热管内壁间隙直接决定了液膜的均匀度与厚度，也就直接决定了蒸发效率。

2、刮片的设计可以完善。刮片的作用就是成膜，而液膜下流速度对成膜效率有直接影响，所以在刮片的设计上可以进行完善。

3、刮片的旋转速度可以进行优化。旋转速度快肯定对蒸发效率有利，但动力消耗也会上升。

4、可以在刮板蒸发器的前面串联其它处理量较大的蒸发器，实现优势互补，从而使整个蒸发系统得到了优化。

高效蒸发器的原理和完善3

wixingkeji — Thu, 19 Aug 2010 09:41:11 CST

三、降膜蒸发器的原理及完善

（一）原理

降膜蒸发器与升膜蒸发最大的区别就是流动方向不是向上而是向下。这造成降膜蒸发器的工作状况变化很大：

1、必须控制原料液下流速度，否则可能因为原料液下流速度过快造成1~4段距离过长而无法成膜。前面我们讨论了成膜的条件，必须控制一定的气液比，否则可能因为气体量过小而无法成膜。这就是为什么每根加热管顶部必须设置液体分布器。

2、降膜蒸发器中的料液流速比升膜大，这有利于成膜，所以降膜蒸发器的蒸发效率并不会因为要控制原料液进入量而比升膜蒸发器小。

3、由于降膜蒸发器从进入加热管开始，就不存在液体充满整个加热管并且流速极慢的情况，所以其传热效率从预热段开始就比升膜蒸发器高，所以降膜蒸发器的蒸发效率并不会因为料液流速较快而下降。

4、由于料液流速较快，所以在降膜蒸发器中成膜所需的气体量及气体流速相对小些，这也有利于保证降膜蒸发器的蒸发效率。

（二）完善

从上面的讨论，我们知道了膜状流动同样是降膜蒸发器的关键。如果要提高降膜蒸发器的蒸发效率，也应该从它着手。

很明显控制料液下流的速度和膜状流动的均匀性成了提高降膜蒸发器的关键。

综上所述，提高降膜蒸发器蒸发效率的方向：

1、改进液体分布器，优化料液下流的速度和膜状流动的均匀性。

2、可以降膜蒸发器前面串联升膜蒸发器，可以优势互补。

3、降膜蒸发器对操作要求相对较高，所以系统自控对降膜蒸发效率影响较大。

4、降膜蒸发器的设计与升膜蒸发器有本质区别，可以通过设计来完善。

高效蒸发器的原理和完善2

wixingkeji — Wed, 11 Aug 2010 11:49:34 CST

二、升膜蒸发器的原理及完善

（一）原理

曾经在某厂有个奇怪的现象：有个立式的蒸发器和一个卧式蒸发器，前者的体积只有后者的一半左右，但同样的情况下立式蒸发器的蒸发效果却比卧式蒸发器明显好。升膜蒸发器正好是立式蒸发器。

蒸发器的蒸发效率与其传热效率成正比，所以要了解升膜蒸发器的原理必须从其内部传热机理着手。升膜蒸发器一般在加热管内蒸发。管内蒸发一般分为6个阶段：1、预热段；2、气泡产生段；3、乳化段；4、转化段；5、成膜段；6、蒸气段。

由于蒸气段已经蒸发完成，所以不考虑。从1段到5段，其传热效率正好也是由低到高，5段（成膜段）最高。升膜蒸发器因为有成膜段，所以其蒸发效率得到了很大提升。

为什么膜状流动时，其传热系数最高呢？是因为这时的层流边界层的厚度大大降低了，热阻大大降低了。

（二）完善

从上面的讨论，我们知道了膜状流动是升膜蒸发器的关键。如果要提高升膜蒸发器的蒸发效率，也应该从它着手。

我们先来研究下成膜的条件，怎么样才能让原料液成膜？

1、有一定量的气体存在。很明显，膜状流动是被气体吹出来的，气体量太小吹不出来，就象在4段以前的情况是不可能产生膜状流动的。

2、气液比在一定范围内，才有可能成膜。

3、气体和液体流动的方向是一致的。如果流动方向相反，是不可能吹出液膜来的。

4、气体流速超过一定范围，才有可能成膜。

5、液体流速超过一定范围，才有可能成膜。

综上所述，提高升膜蒸发器蒸发效率的方向：

1、尽早产生气体，使成膜段形成时间尽可能缩短。

2、控制料液进入蒸发器的量，使气液比尽快进入成膜范围。

3、液体因为自己重量的原因，有向下的倾向，所以从这点来说，降膜蒸发器更有利于成膜。

4、流速的控制，可以通过设计来完善。

高效蒸发器的原理和完善1

wixingkeji — Sun, 01 Aug 2010 19:21:54 CST

一、高效蒸发器的种类

高效蒸发器又称单程蒸发器或非循环蒸发器，即原料液不需要循环，经过单程蒸发器的一次性处理，就能变成完成液。由于蒸发效率的提高，其相比循环蒸发器来说优势明显：1、生产能力大；2、体积小；3、能耗低；4、性价高；5、蒸发温度降低，适合蒸发热敏物料；6、平均传热温差降低，能够利用低品位热源。高效蒸发器有如下种类：

1、升膜蒸发器；

2、降膜蒸发器；

3、刮板蒸发器（薄膜蒸发器）；

4、喷雾蒸发器。

气液分离器的原理与完善(六)

wixingkeji — Thu, 08 May 2008 00:11:45 CST

六、微孔过滤分离

１、微孔过滤分离的原理简述

由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过微孔过滤，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在微孔过滤器上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出。微孔过滤分离器的筛分作用是真正意义上的筛分，其微孔直径一般在50微米以下，也就是说大于它微孔直径的液体微粒不能通过。当然其分离机理比较复杂，由于其属于微观过程，所以需要深入研究。微孔过滤分离器的阻挡收集表面积在单位体积内极大，折流次数和筛分次数在单位体积内比丝网更多。

２、微孔过滤分离的优缺点

优点：

１）分离效率极高。

２）结构简单，只需制作一个微孔过滤器固定装置。

３）体积比丝网分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围极窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降

2）超过气液混合物规定流速或者液气比后，而且容易发生液阻现象，阻力急剧上升。

3）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

4）工作极不稳定　，很容易带液。

5）极易堵。

6）微孔过滤器的种类以及材质选择很重要。　

３、改进　　

从微孔过滤分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的难度越大，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体对已经着壁的液体人着很强的剪切作用，带来的问题是明显的：A 液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，很容易产生液堵现象，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。如果流速增大或者液气比增大，会很容易地带液。B 液体微粒细化，通过微孔过滤器而没有分离下来的液体基本上物理分离（吸附分离除外）已经没有办法再分离出来了，因为其粒径太小。

３）微孔过滤器的微孔直径不同，其分离性能不同，但不管哪种微孔过滤器，都极容易被固体杂质堵塞。

４）微孔过滤器的材质不同，其分离性能不同，主要原因跟液体表面润湿性能有关，如果这种材质能降低液体在其表面的润湿性能，将有利于液体的下流，并缓解液阻现象，微孔过滤器其材质有陶瓷、玻璃纤维，粉末冶金等，但不管哪种微孔过滤器，都不可能完全解决液体表面润湿和液阻问题。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）对微孔过滤器的种类以及材质重新进行选择。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。

气液分离器的原理与完善(五)

wixingkeji — Wed, 07 May 2008 23:41:12 CST

五、丝网分离

１、丝网分离的原理简述

由于气体与液体的微粒大小不同，液体与气体混合一起流动时，如果必须通过丝网，就象过筛一样，气体通过了，而液体被拦截而留在丝网上，并在重力的作用下下流至分离器底部排出。丝网的筛分作用也类似折流分离，只是其阻挡收集表面积在单位体积内比填料更大，折流次数在单位体积内更多，并且由于液体的表面张力使丝网孔径更小，从而起到了筛分作用。

２、丝网分离的优缺点

优点：

１）分离效率比填料分离高。

２）结构简单，只需制作一个丝网固定装置。

３）体积比填料分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围很窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降。

２）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

３）工作不稳定　，很容易带液。

４）很易堵。

６）丝网的目数以及材质选择很重要。　

３、改进　　

从丝网分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，会产生液堵现象，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。如果流速增大或者液气比增大，会很容易地带液。

３）丝网的目数不同，其分离性能不同，但不管哪种丝网，都很容易被固体杂质堵塞，因为连液体下流都很慢，固体杂质在某个位置堵塞就很正常了。

４）丝网的材质不同，其分离性能不同，主要原因跟液体润湿性能有关，如果这种材质能降低液体在其表面的润湿性能，将有利于液体的下流，一般的丝网其材质为普通钢丝或不锈钢丝，但不管哪种丝网，都不可能完全解决液体表面润湿性能的问题。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）对丝网的目数以及材质重新进行选择。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。

气液分离器的原理与完善(四)

wixingkeji — Sun, 06 Apr 2008 20:26:29 CST

四、填料分离

１、填料分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡填料表面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。由于填料相对普通折流分离来说具有大得多的阻挡收集壁面积，而且多次反复折流，液体很容易着壁，所以其分离效率有提高。

２、填料分离的优缺点

优点：

１）分离效率比普通的折流分离或普通的离心分离高。

２）结构简单，只需制作一个填料架。

３）体积比普通的折流分离器或普通的离心分离器小。

缺点：

１）分离负荷范围更窄，超过气液混合物规定流速或者液气比后，分离效率急剧下降。

２）阻力比普通的折流分离器或普通的离心分离器大。

３）工作较不稳定　，容易带液。

４）填料易碎。

５）填料易堵。

６）填料的选择很重要。　

３、改进　　

从填料分离的原理来说，气液混合物流速越大或者液气比越大，其气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越来越厚，气体的流通面积越来越小，气液流速越来越大，在这双重影响下，已经着壁的液体将很容易被气体重新带走。如果流速增大或者液气比增大，会相对容易地带液。

３）填料的种类较多，其分离性能不同，但不管哪种填料，都很容易被固体杂质堵塞，因为连液体下流的过程都比较复杂甚至被阻挡，固体杂质在某个位置堵塞就很正常了。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）增大分离器体积，也就是降低流速。

２）使用规整填料。

３）在其前面串联折流分离或者离心分离。

气液分离器的原理与完善(三)

wixingkeji — Sat, 29 Mar 2008 20:47:34 CST

三、离心分离

１、离心分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起旋转流动时，液体受到的离心力大于气体，所以液体有离心分离的倾向，液体附着在分离壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。

２、离心分离的优缺点

优点：

１）分离效率比重力沉降高。

２）体积比重力沉降减小很多，所以离心分离结构可以用在（高）压力容器内。

３）工作稳定。

缺点：

１）分离负荷范围窄，超过气液混合物规定流速后，分离效率急剧下降。

２）阻力比重力沉降大。　　

３、改进　　

从离心分离的原理来说，气液混合物流速越快，其离心力越大，也就是说气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在旋流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，液体下流不畅，随着着壁液体的厚度越大，受到气液剪切的影响越大，也就是说已经着壁的液体越容易重新回到气相中而被带走。在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，气体这种继续推动液体的力将越大，同时单位时间内分离液体会更多，液体的厚度越大，也就是说有更多已经着壁的液体被带走而没有分离下来。

３）液体没有固定的形状，容易碎化，在着壁的同时，会产生更细的液滴重新返回气相中，随着流速的增大，液体收集壁的碰撞力越大，其碎化的倾向越大，而我们知道越细的液滴其惯性越小，越容易被气体带走。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）针对第一点，可以增大分离器体积，也就是降低流速。

２）针对第二点，如果我们让气体和已经着壁的液体分开，不产生或减弱推动作用，离心分离器的分离效率将大大提高。

３）针对第三点，如果我们对钢性收集壁进行改造，使液滴着壁的碰撞力减小，那么离心分离器的分离效率也将大大提高。

从上述目标出发，本公司对离心分离器的钢性收集壁进行了改造，离心分离器的分离效率大大提高，分离负荷范围大大增加。（复制如下链接看第６７８页图１２３。http://search.sipo.gov.cn/sipo/zljs/hyjs-yx-new.jsp?recid=CN200520051058.5&leixin=syxx&title=一种旋流式折流气液分离装置的捕液刚性收集壁&ipc=B01D19/00(2006.01)I）

气液分离器的原理与完善(二)

wixingkeji — Tue, 17 Jul 2007 22:32:09 CST

４、由于气液混合物总是处在重力场中，所以重力沉降也广泛存在。由于重力沉降固有的缺陷，使科研人员不得不开发更高效的气液分离器，于是折流分离与离心分离就出现了。

二、折流分离

１、折流分离的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，通过排放管排出。

２、折流分离的优缺点

优点：

１）分离效率比重力沉降高。

２）体积比重力沉降减小很多，所以折流分离结构可以用在（高）压力容器内。

３）工作稳定。

缺点：

１）分离负荷范围窄，超过气液混合物规定流速后，分离效率急剧下降。

２）阻力比重力沉降大。　　

３、改进　　

从折流分离的原理来说，气液混合物流速越快，其惯性越大，也就是说气液分离的倾向越大，应该是分离效率越高，而实际情况却恰恰相反，为什么呢？

究其原因：

１）在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，说明单位时间内分离负荷越重，混合物在分离器内停留的时间越短。

２）气体在折流的同时也推动着已经着壁的液体向着气体流动的方向流动，如果液体流到收集壁的边缘时还没有脱离气体的这种推动力，那么已经着壁的液体将被气体重新带走。在气液比一定的情况下，气液混合物流速越大，气体这种继续推动液体的力将越大，液体将会在更短的时间内流到收集壁的边缘，而液体流到底部需要的时间不变，也就是说有更多已经着壁的液体被带走而没有分离下来。

原因分析清楚了，如何改进呢？

１）针对第一点，可以增大分离器体积，也就是降低流速。

2）针对第二点，如果我们对已经着壁的液体进阻挡，使其不能流到收集壁的边缘，或者让气体和已经着壁的液体分开，不产生或减弱推动作用，折流分离器的分离效率将大大提高。

3）针对第三点，如果我们对钢性收集壁进行改造，使液滴着壁的碰撞力减小，那么折流分离器的分离效率也将大大提高。

从上述目标出发，本公司对折流分离器的钢性收集壁进行了改造，折流分离器的分离效率大大提高，分离负荷范围大大增加（复制如下链接看第６７８页图１２３４。http://search.sipo.gov.cn/sipo/zljs/hyjs-yx-new.jsp?recid=CN200520051057.0&leixin=syxx&title=一种喷射式折流气液分离装置的捕液刚性收集壁&ipc=B01D19/00(2006.01)I）

气液分离器的原理与完善(一)

wixingkeji — Sun, 15 Jul 2007 21:01:52 CST

气液分离器采用的分离结构很多,其分离方法也有：

1、重力沉降；

2、折流分离；

3、离心力分离；

4、丝网分离；

5、超滤分离；

6、填料分离等。

但综合起来分离原理只有两种：

一、利用组分质量（重量）不同对混合物进行分离（如分离方法1、2、3、6）。气体与液体的密度不同，相同体积下气体的质量比液体的质量小。

二、利用分散系粒子大小不同对混合物进行分离（如分离方法4、5）。液体的分子聚集状态与气体的分子聚集状态不同，气体分子距离较远，而液体分子距离要近得多，所以气体粒子比液体粒子小些。

一、重力沉降

1、重力沉降的原理简述

由于气体与液体的密度不同，液体在与气体一起流动时，液体会受到重力的作用，产生一个向下的速度，而气体仍然朝着原来的方向流动，也就是说液体与气体在重力场中有分离的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集在一起通过排放管排出。

2、重力沉降的优缺点

优点：

1）设计简单。

2）设备制作简单。

3）阻力小。

缺点：

1）分离效率最低。

2）设备体积庞大。

3）占用空间多。

3、改进

重力沉降的改进方法：

1）设置内件，加入其它的分离方法。

2）扩大体积，也就是降低流速，以延长气液混合物在分离器内停留的时间。

1）设计简单。

2）设备制作简单。

3）阻力小。

缺点：

1）分离效率最低。

2）设备体积庞大。

3）占用空间多。

3、改进

重力沉降的改进方法：

1）设置内件，加入其它的分离方法。

2）扩大体积，也就是降低流速，以延长气液混合物在分离器内停留的时间。

优点：