실험실 증발기

증발기에서 용액의 움직임에 따라 다음이 있습니다.

제품특징

순환 증발기

이러한 유형의 증발기를 사용하면 용액이 증발기에서 순환할 수 있습니다. 순환은 원인에 따라 자연순환과 강제순환으로 나눌 수 있습니다.
1. 표준 증발기로 알려진 중앙 순환관 증발기. 가열 챔버는 중앙에 큰 직경의 중앙 순환 튜브가 있는 수직 튜브 묶음으로 구성되며, 다른 작은 직경의 가열 튜브는 끓는 튜브라고 합니다. 중앙 순환관의 크기가 크기 때문에 단위 부피의 용액이 차지하는 열 전달 표면은 끓는 관에서 단위 부피의 용액이 차지하는 열 전달 표면보다 작습니다. 이는 중앙 순환관과 다른 가열관의 용액 가열 정도가 다르므로 중앙 순환관보다 비등관의 증기{4}}액 혼합물 밀도가 낮다는 것을 의미합니다. 또한 상승하는 증기의 상향 흡입 효과로 인해 증발기의 용액이 중앙 순환관에서 하강하는 비등관으로 올라가는 순환 흐름을 형성하게 됩니다. 이러한 순환은 주로 용액의 밀도 차이에 의해 발생하므로 자연순환이라고 합니다. 이 효과는 증발기 내부의 열 전달 효율을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
용액의 원활한 순환을 보장하기 위해 중앙 순환 튜브의 단면적은-일반적으로 다른 가열 튜브 전체 단면적의 40-100%입니다. 가열 튜브의 높이는 일반적으로 1-2m입니다. 가열 튜브의 직경은 25-75mm입니다. 이러한 유형의 증발기는 구조가 콤팩트하고 제조가 용이하며 열 전달이 양호하고 작동이 안정적이기 때문에 널리 사용됩니다. 그러나 구조적 한계로 인해 사이클링 속도는 높지 않습니다. 가열 챔버에서 용액을 지속적으로 순환시킴으로써 용액의 농도는 항상 완전한 용액의 농도에 가까워지고 결과적으로 용액의 끓는점이 높아지고 유효 온도 차이가 감소합니다. 이는 순환 증발기의 일반적인 단점입니다. 또한 장비의 청소 및 유지 관리가 충분히 편리하지 않아 이 증발기는 생산 요구 사항을 완전히 충족시키기 어렵습니다.

2. 순환증발기의 증발액의 결정화가 용이하고 스케일링이 용이하며 세척이 어렵다는 단점을 극복하기 위해 부유식 바스켓 증발기인 표준증발기의 구조를 보다 합리적으로 개선하였습니다. 가열 챔버(4)는 바스켓과 유사하며 증발기 쉘의 하부에 매달려 있고 가열 챔버의 외벽과 증발기의 내벽 사이에 환형 채널이 있는 중앙 순환 튜브로 대체됩니다. 용액은 가열관의 중심을 따라 상승한 후 매달린 바스켓 가열실의 외벽과 증발기의 내벽 사이의 환형 틈을 따라 아래로 흘러 하나의 사이클을 형성합니다. 환형 간격 면적이 가열 튜브 전체 단면적의 약 100~150%이기 때문에-용액 순환 속도는 표준 증발기보다 빨라 최대 1.5m/s에 이릅니다. 또한, 이 증발기의 가열실은 유지 보수 또는 교체를 위해 상단에서 제거할 수 있으며 열 손실도 상대적으로 작습니다. 주요 단점은 구조가 복잡하고 단위 열 전달 면적당 금속 소비량이 높다는 점입니다.

3. 위에서 언급한 자연 순환 증발기는 순환 속도가 충분히 높지 않으며 일반적으로 1.5m/s 미만입니다. 점도가 높거나 결정화가 쉬우거나 스케일링이 심한 용액을 증발시키는 데 증발기를 더 적합하게 만들고 용액 순환 속도를 높여 작동주기를 연장하고 청소 횟수를 줄입니다.
구조적 특징은 가열 챔버 위에 끓는 챔버를 추가한 것입니다. 가열 챔버의 용액은 끓는 챔버의 액체 기둥에 의해 추가된 정압으로 인해 가열 튜브에서 끓지 않습니다. 끓는 챔버로 올라가고 압력이 감소할 때만 끓기 시작할 수 있습니다. 따라서 용액의 끓음과 기화는 열 전달 표면 없이 가열 챔버에서 끓는 챔버로 이동하므로 가열 튜브에 결정이나 먼지가 형성되는 것을 방지합니다. 또한, 본 증발기 순환관의 단면적-은 가열관 전체 단면적의 약 2-3배이며, 용액 순환 속도는 2.5~3m/s 이상에 도달할 수 있어 전체 열전달 계수도 상대적으로 높다. 이 증발기의 주요 단점은 액체 기둥의 정압 수두 효과로 인해 발생하는 온도 차이 손실이 크다는 것입니다(자세한 내용은 6.3.1 참조). 일정한 유효 온도차를 유지하려면 증기를 가열하는 데 높은 압력이 필요합니다. 게다가 장비가 크고, 재료를 많이 소모하며, 높은 공장이 필요하다. 위에서 언급한 자연순환식 증발기 외에 점도가 높고 결정화가 용이하며 스케일링이 발생하는 물질을 증발시킬 때에는 강제순환식 증발기도 사용됩니다. 이 증발기에서 용액의 순환은 주로 외부 동력에 의존하며, 이는 순환을 생성하기 위해 펌프에 의해 특정 방향으로 흐르도록 강제됩니다. 순환 속도의 크기는 펌프의 유량을 조정하여 제어할 수 있으며 일반적으로 2.5m/s 이상입니다. 강제순환식 증발기의 열전달계수 역시 일반 자연순환식 증발기의 열전달계수보다 높습니다. 그러나 명백한 단점은 난방 면적 평방 미터당 약 0.4-0.8kW가 필요한 높은 에너지 소비입니다.

단{0}}방향 증발기

이 유형의 주요 특징은실험실 증발기용액은 증발기에서 한 번만 가열 챔버를 통과하고 순환 흐름 없이 농축된 액체로 배출된다는 것입니다. 용액이 가열실을 통과할 때 관벽에 필름형태로 흐르게 되므로 흔히 액막증발기라고 합니다. 증발기의 재료 흐름 방향에 따라 단일 패스 증발기는 다음과 같은 유형으로 구분됩니다.
1. 상승하는 필름 증발기의 가열 챔버는 수직으로 긴 튜브로 구성됩니다. 일반적으로 사용되는 가열 튜브 직경은 25-50mm이며 튜브 직경에 대한 튜브 길이의 비율은 약 100-150입니다. 예열 후 증발기 바닥에서 액체가 유입되어 가열관에서 가열되어 비등하며 급속히 기화됩니다. 생성된 증기는 가열관 내에서 고속으로 상승합니다. 정상 압력 작동에 적합한 출구 증기 속도는 20-50m/s이고, 감압 작동의 경우 증기 속도는 100-160m/s 또는 그 이상에 도달할 수 있습니다. 용액은 상승하는 증기에 의해 구동되어 파이프 벽을 따라 필름으로 상승하고 계속 증발합니다. 증기와 액체의 혼합물은 분리기 2에서 분리되며, 액체 전체는 분리기 바닥에서 배출되고, 2차 증기는 상단에서 배출됩니다. 액체에서 증발하는 물의 양이 많지 않으면 필요한 증기 속도를 달성하기 어려울 것입니다. 즉, 상승 필름 증발기는 농축 용액을 증발시키는 데 적합하지 않습니다. 또한 점도가 높고 결정화 또는 스케일링이 쉬운 재료에는 적합하지 않습니다.

2. 하강형 필름 증발기와 상승형 필름 증발기의 차이점은 공급 액체가 증발기 상단에서 추가되고 중력의 작용에 따라 파이프 벽을 따라 하강과 같은 필름을 형성하고 이 과정에서 증발하고 두꺼워져 바닥에 농축된 액체를 얻는다는 것입니다. 상승하는 막 증발기와는 다른 막 형성 메커니즘-으로 인해 하강 막 증발기는 농도, 점도(예: 0.05-0.45Ns/m2 범위) 및 열 민감도가 더 높은 물질을 증발시킬 수 있습니다. 그러나 튜브 내부의 액체 필름 분포가 고르지 않고 상승 필름 증발기에 비해 열 전달 계수가 작기 때문에 여전히 결정화 또는 스케일링이 발생하기 쉬운 재료에는 적합하지 않습니다.
단방향 증발기에서 용액의 필름과 같은 흐름으로 인해 대류 열전달 계수가 크게 향상되어 용액이 추가 순환 없이 가열 챔버를 한 번 통과하여 필요한 농도에 도달할 수 있습니다. 따라서 순환증발기보다 더 큰 장점을 가지고 있습니다. 용액을 순환시키지 않는 이점은 다음과 같습니다. (1) 증발기에서 용액의 체류 시간이 매우 짧아 감열성 물질의 증발에 특히 적합합니다. (2) 순환식과 같이 전체 용액의 농도가 항상 완성액의 농도에 가깝지 않기 때문에 이 증발기의 유효 온도차는 상대적으로 크다. 가장 큰 단점은 피드 부하 변동에 매우 민감하고 설계나 작동이 적합하지 않은 경우 필름 형성이 쉽지 않다는 것입니다. 이때 대류 열전달 계수는 크게 감소합니다.

3. 스크레이퍼 증발기에는 증발기 쉘 내부에 회전식 블레이드 또는 스크레이퍼가 장착된 가열 증기 재킷이 있습니다. 스크레이퍼에는 고정형과 로터형의 두 가지 유형이 있습니다. 전자와 쉘 내벽 사이의 간격은 0.5-1.5mm이고 후자와 벽 사이의 간격은 로터의 회전수에 따라 달라집니다. 액체는 증발기 상부에서 접선 방향을 따라 추가됩니다(스크레이퍼와 동축인 재료 트레이에도 추가됨). 중력, 원심력 및 회전하는 스크레이퍼의 작용으로 용액은 장치 내벽에 하향 회전막을 형성하고, 이 과정에서 증발, 농축되어 바닥의 액체 배출이 완료됩니다. 이러한 유형의 증발기는 외부 전원을 사용하여 필름을 형성하는 단방향 증발기입니다. 뛰어난 장점은 재료에 대한 적응성이 뛰어나고 체류 시간이 대개 몇 초 또는 수십 초로 짧아 점도가 높거나(예: 탄닌 추출물, 꿀 등) 결정화, 스케일링 및 열에 민감한 재료에 적합합니다. 그러나 구조가 복잡하고 전력소모가 많아 전열면적 제곱미터당 1.5~3kW 정도가 필요하다. 또한 처리 용량이 매우 작고 제조 및 설치 요구 사항이 높습니다.

직접 접촉 열 전달 기능이 있는 증발기

실제 생산에서는실험실 증발기직접 접촉 열 전달을 사용하는 경우가 있습니다. 연료(보통 가스와 오일)를 공기와 혼합하여 용액에 담근 연소실에서 연소시켜 고온-화염과 연기를 생성하며 연소실 바닥에 있는 노즐을 통해 증발된 용액에 직접 분사됩니다. 고온의 가스와 용액이 직접 접촉하고, 열전달이 일어나 물이 증발, 기화됩니다. 생성된 수증기와 배기가스는 증발기 상단에서 함께 배출됩니다. 용액에 연소실을 담그는 깊이는 일반적으로 0.2-0.6m이며, 연소실에서 나오는 가스의 온도는 1000도 이상에 도달할 수 있습니다. 직접적인 접촉 열전달로 인해 열전달 효과가 매우 좋고 열 이용률이 높습니다. 고정된 열 전달 벽이 없기 때문에 구조가 간단하고 특히 결정화, 스케일링 및 부식되기 쉬운 재료의 증발에 적합합니다. 그것은 황산암모늄 용액의 폐산 처리 및 증발에 널리 사용되었습니다. 그러나 증발된 액체가 연기로 오염되는 것을 허용하지 않는 경우 이러한 유형의 증발기는 일반적으로 적합하지 않습니다. 그리고 다량의 연기로 인해 2차 증기의 활용이 제한됩니다. 또한 고온 액체에 담그면 노즐이 손상되기 쉽습니다. 위의 소개에서 증발기의 구조적 유형은 다양하며 각각 고유한 장점, 단점 및 적용 가능한 상황이 있음을 알 수 있습니다. 선택할 때 가장 먼저 고려해야 할 사항은 점도, 열 민감도, 부식성, 결정화 또는 스케일링이 발생하기 쉬운지 여부를 포함하여 증발된 물질의 공정 특성에 적응할 수 있는지 여부입니다. 그리고 구조가 간단하고, 제조가 용이하며, 금속 소모가 적고, 유지관리가 편리하며, 열전달 효과가 좋은 등이 요구됩니다.