單效降膜蒸發器是一種通過液膜流動實現高效蒸發的設備,其核心原理是讓液體在重力作用下沿加熱管內壁形成薄液膜,快速蒸發溶劑以濃縮物料。
一、工作原理
液膜形成
液體從設備頂部進入,經分布器均勻涂布在加熱管內壁,形成厚度約0.1-2mm的液膜。液膜在重力作用下自上而下流動,同時被管外的蒸汽或導熱油加熱。
蒸發過程
液膜受熱后,溶劑迅速汽化,產生的蒸汽與濃縮液在管底混合,進入分離室。蒸汽通過冷凝器排出,濃縮液從底部流出。
單效特點
僅使用一效蒸發,蒸汽直接冷凝,能量利用率較低,但設備結構簡單,適合小規模或熱敏性物料處理。
二、核心優勢
高效傳熱
薄液膜設計使傳熱系數高達1390-5000W/(m²·K),遠超傳統蒸發器,蒸發效率提升30%以上。
短停留時間
物料在管內僅停留數秒至數十秒,避免熱敏性物質(如藥品、食品)因高溫變質。
低能耗運行
真空環境下操作,蒸發溫度可低至40℃,結合MVR技術(機械蒸汽再壓縮)可進一步節能50%以上。
防結垢設計
液膜高速流動沖刷管壁,減少結晶或顆粒附著,適合含固體懸浮物的物料。
三、典型應用場景
食品行業
牛奶濃縮:從12%固形物濃縮至45%,營養損失小于5%。
果汁提純:去除水分同時保留風味物質。
醫藥領域
抗生素濃縮:低溫操作避免活性成分降解。
維生素提取:高效分離溶劑與有效成分。
化工生產
硫酸鋁蒸發結晶:連續排料設計使晶體均勻生長,減少結垢。
電鍍廢水處理:濃縮重金屬離子,實現達標排放。
環保工程
造紙黑液處理:回收木質素并凈化廢水。
濕法脫硫廢液:濃縮硫酸鹽,降低處理成本。
四、結構組成
加熱器:管外通入蒸汽或導熱油,提供蒸發所需熱量。
分布器:精密噴嘴或導流槽確保液膜均勻覆蓋管壁。
分離室:汽液混合物在此分離,蒸汽進入冷凝器,濃縮液排出。
真空系統:維持負壓環境,降低蒸發溫度。
自動化控制:監測溫度、壓力、液位,實現無人值守運行。
五、選型要點
物料特性:粘度、熱敏性、結垢傾向決定是否適用。
處理量:單臺設備處理范圍通常為5L/h至60t/h。
能耗要求:MVR技術可大幅降低蒸汽消耗,但初始投資較高。
安裝條件:設備垂直度誤差需≤6.4mm(以9m管長為例),確保液膜均勻性。
總結:單效降膜蒸發器以高效傳熱、短停留時間和低能耗為核心優勢,廣泛應用于食品、醫藥、化工等領域,尤其適合熱敏性或高粘度物料的濃縮。選型時需綜合考量物料特性、處理規模及能耗目標,必要時可結合MVR技術實現節能優化。