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多效蒸發器常見問題，你知道哪些？

1.問題分析

（1）溫度差損失和有效溫度差

▲ 當完成液濃度相同時，多效蒸發中各效溫度差損失之和大于單效蒸發；即：溫度差損失   多效蒸發＞ 單效蒸發

▲ 當理論傳熱溫度差一定時，多效蒸發的各效有效傳熱溫度差之和小于單效蒸發。即：有效傳熱溫      多效蒸發 < 單效蒸發

(2) 經濟性

▲ 多效蒸發的生蒸氣經濟性理論值與效數成正比，其經濟值也隨效數增多而增加，但不成正比。即：多效蒸發，可提高生蒸汽的經濟性。

(3)生產能力和生產強度

▲ 在相同條件下，雖然多效蒸發傳熱面積為單效蒸發的m倍，但生產能力小于單效蒸發；

▲ 當多效蒸發的 及各效Ai，Ki ，與單效相同時，多效蒸發的生產強度小于單效的1/m；

▲ 為完成相同的生產任務，多效蒸發所需要的傳熱面積大于單效蒸發的m倍，多效蒸發經濟性的提高是以增加設備費為代價的。即：生產能力：多效蒸發 <單效蒸發; 生產強度：多效蒸發 <單效蒸發

(4) 多效蒸發中效數的限制和選擇

▲ 傳熱溫度差的限制；

▲ 設備費用的限制；

▲ 效數選擇：生蒸汽經濟性隨效數提高幅度減小，而設備費用始終正比于效數。

選取原則：設備費用和操作費用總和朂小，通常選取2-3效。

2.操作要點

（1）、傳熱性質：屬于壁面兩側流體均有相變化的恒溫 傳熱過程。

（2）、溶液性質：熱敏性、腐蝕性、結晶性、結垢性、泡沫、粘度等。

（3）、沸點升高：當加熱蒸氣一定時，蒸發溶液的傳熱溫度差要小于蒸發純水的溫度差。

（4）、泡沫挾帶：二次蒸氣中帶有大量泡沫，易造成物料損失和冷凝設備污染。

（5）、能源利用：mvr蒸發器對二次蒸氣的利用是蒸發操作中要考慮的朂關鍵問題。

3.輔助裝置

蒸發器的輔助裝置主要包括除沫器、冷凝器、真空裝置、冷凝水排除器，簡述如下：

1.除沫器

   在蒸發器的上部需有較大空間的分離室,該分離室可以使液滴借重力下降，使二次蒸汽夾帶的液滴減少。但二次蒸汽中仍夾帶有許多液沫，故在分離室的上部與二次蒸汽出口處要設除沫裝置，作用是將霧沫中的溶液聚集并與二次蒸汽分離。幾種常用的除沫器，它們的原理都是利用液沫的慣性以實現汽液的分離。

２．冷凝器和真空裝置

     二次蒸汽需要回收時應采用間壁是換熱器，否則采用汽、液直接觸的混合式換熱器。當蒸發減壓操作時，無論用哪一種冷凝器，均需要在冷凝器后安裝真空裝置，不斷抽出冷凝液中的不凝性氣體，以維持蒸發操作所需的負壓。常用的真空裝置有噴射泵水環真空泵及往復式真空泵等。

３．冷凝水排除器（又稱疏水器）

蒸發進行時要不斷排出加熱蒸汽冷凝后生成的冷凝水，以保證良好的傳熱效果。冷凝水排除器的作用是在排除冷凝水的同時，阻止蒸汽排出。常用冷凝水排除器有三種：浮杯式、膨脹式和熱動力式。熱動力式結構簡單，操作性能好，因而在生產上使用較為廣泛。

4.效數限定

在工業生產中，采用多效蒸發提高了生蒸汽的利用率，消耗同樣多的生蒸汽，可以 蒸發比單效蒸發器多得多的水。如果料液在沸點下進入蒸發器，并忽略熱損失、溫度差損失和不同壓力下汽化熱的差別，理論上，單效蒸發器中，1㎏生蒸汽可以汽化1㎏的水；雙效蒸發器中，1㎏生蒸汽可以汽化2㎏的水；三效蒸發器中，1㎏生蒸汽可以汽化3㎏的水。但實際上由于存在各種溫差損失和熱損失，多效蒸發根本達不到上述的經濟性。

  隨著效數的增加，所節省的生蒸汽量愈來愈少，但設備費則隨效數增加而成正比增加。當增加一效的設備費和操作費之和不能小于所節省的加熱蒸汽的收益時，就沒有必要再增加效數了，因此多效蒸發的效數是有一定限度的。即蒸發器的效數存在更佳值，須根據設備費和操作費之和朂小來確定。

  通常，工業上使用的多效蒸發裝置，其效數并不是很多的。一般對于電解質溶液，如NaOH等水溶液的蒸發，由于其沸點升高（即溫度差損失）較大，故采用2～3效；對于非電解質溶液，如葡萄糖的水溶液或其他有機溶液的蒸發,由于其沸點升高較小所用效數可取4～6效。

5.操作原理

由蒸發器的熱量恒算可知，在單效蒸發器中每蒸發1㎏的水需要消耗1㎏多的生蒸汽。在大規模的工業生產中，水分蒸發量很大，需要消耗大量的生蒸汽。如果能將二次蒸汽用作另一蒸發器的加熱蒸汽，則可減少生蒸汽消耗量。由于二次蒸汽的壓力和溫度低于生蒸汽的壓力和溫度，因此，二次蒸汽作為加熱蒸汽的條件是：該蒸發器的操作壓力和溶液沸點應低于前一蒸發器。采用抽真空的方法可以很方便地降低蒸發器的操作壓力和溶液的沸點。每一個蒸發器稱為一效，這樣，在******效蒸發器中通入生蒸汽，產生的二次蒸汽引入第二效蒸發器，第二效的二次蒸汽再引入第三效蒸發器，以此類推，末效蒸發器的二次蒸汽通入冷凝器冷凝，冷凝器后接真空裝置對系統抽真空。于是，從******效到朂末效，蒸發器的操作壓力和溶液的沸點依次降低，因此可以引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器，僅******效需要消耗生蒸汽，這就是多效蒸發的操作原理。  

6.特點和影響

一、mvr蒸發器用于食品物料蒸發濃縮的特點

熱敏性 ：加熱溫度和加熱時間

腐蝕性 ：酸性食品

粘稠性：蛋白質、糖分、果膠  

結垢性：蛋白質、糖分、果膠過熱

泡沫性 ：物料沸騰時形成

易揮發成分：芳香成分和風味成分  

二、mvr蒸發器蒸發對食品的影響

風味、風味物質損失

解決方法包括：A將濃縮物與部分新鮮物料混合，以提高風味；B風味物質回收

風味：劣變

顏色：加深

營養物質損失

7.沸點升高原因

1. 溶液蒸汽壓降低引起的沸點升高

為溶液在常壓下因溶質存在而較純溶劑（水）的沸點升高值

2.液柱靜壓頭引起的沸點升高

mvr蒸發器加熱室中有一定液位，因液面下的壓力比液面表面壓力高，則液面下的沸點比液面上的高，二者之差稱為液柱靜壓頭引起的溶液沸點升高

3.二次蒸汽阻力損失引起的沸點升高

該損失是二次蒸氣由分離室出口到冷凝器之間的壓降所造成的溫度差損失。

8.操作特點

mvr蒸發器蒸發操作的特點

   蒸發操作是從溶液中分離出部分溶劑，而溶液中所含溶質的數量不變，因此蒸發是一個熱量傳遞過程，其傳熱速率是蒸發過程的控制因素。蒸發所用的設備屬于熱交換設備。但與一般的傳熱過程比較，MVR蒸發器蒸發過程又具有其自身的特點，主要表現在：

（1）溶液沸點升高 被蒸發的料液是含有非揮發性溶質的溶液，由拉烏爾定律可知，在相同的溫度下，溶液的蒸汽壓低于純溶劑的蒸氣壓。換言之，在相同壓力下，溶液的沸點高于純溶 劑的沸點。因此，當加熱蒸汽溫度一定，蒸發溶液時的傳熱溫度差要小于蒸發溶劑時的溫度差。溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。在進行蒸發設備的計算時，必 須考慮溶液沸點上升的這種影響。

（2）物料的工藝特性 蒸發過程中，溶液的某些性質隨著溶液的濃縮而改變。有些物料在濃縮過程中可能結垢、析出結晶或產生泡沫；有些物料是熱敏性的，在高溫下易變性或分解；有些 物料具有較大的腐蝕性或較高的粘度等。因此，在選擇蒸發的方法和設備時，必須考慮物料的這些工藝特性。

（3）能量利用與回收 蒸發時需消耗大量的加熱蒸汽，而溶液汽化又產生大量的二次蒸汽，如何充分利用二次蒸汽的潛熱，提高加熱蒸汽的經濟程度，MVR蒸發器正是解決了這個問題。

9.蒸發原理

1.按照分子運動學觀點，溶液受熱時，溶劑分子獲得了動能，當一些溶劑分子的能量足以克服分子間的吸引力時，溶劑分子就會逸出液面進入上部空間，成為蒸汽分子，這就是汽化。

2.如果不設法除去這些蒸汽分子，則汽相與液相之間，水分的化學勢將漸趨平衡，汽化過程也相應逐漸減弱以至停止進行。

3.蒸發的必要條件：熱能的不斷供給（飽和蒸汽）和生成的蒸氣的不斷排除。

10.蒸發分類

1．按蒸發方式分：自然蒸發：溶液在低于沸點溫度下蒸發，如海水曬鹽，這種情況下，因溶劑僅在溶液表面汽化，溶劑汽化速率低。沸騰蒸發：將溶液加熱至沸點，使之在沸騰狀態下蒸發。工業上的蒸發操作基本上皆是此類。

   2．按加熱方式分：直接熱源加熱它是將燃料與空氣混合，使其燃燒產生的高溫火焰和煙氣經噴嘴直接噴入被蒸發的溶液中來加熱溶液、使溶劑汽化的蒸發過程。間接熱源加熱容器間壁傳給被蒸發的溶液。即在間壁式換熱器中進行的傳熱過程。

   3．按操作壓力分：可分為常壓、加壓和減壓（真空）蒸發操作。很顯然，對于熱敏性物料，如抗生素溶液、果汁等應在減壓下進行。而高粘度物料就應采用加壓高溫熱源加熱（如導熱油、熔鹽等）進行蒸發。

   4．按效數分：可分為單效與多效蒸發。若蒸發產生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，稱為單效蒸發。若將二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽，并將多個蒸發器串聯，此蒸發過程即為多效蒸發。

5. 按用蒸汽和電分：蒸發過程全部采用生蒸汽和蒸發過程中用電驅動壓縮機壓縮二次蒸汽的mvr蒸發器。MVR蒸發器在蒸發過程中，只要系統開機時需要生蒸汽，正常運行后就不需要通蒸汽了。

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