正航儀器技術(shù)詳細(xì)介紹蒸發(fā)裝置流程的確定
    蒸發(fā)裝置流程是指多效蒸發(fā)中蒸發(fā)器的數(shù)目及其組合排列方式，物料和蒸汽的流向，附屬設(shè)備如預(yù)熱器、冷凝器和真空泵的裝設(shè)，以及為謀求進(jìn)一步節(jié)省蒸汽和充分利用熱能而引出額外蒸汽，采用冷凝水自蒸發(fā)器和低壓蒸汽再壓縮使用的方案和流程。下面分述以上各項(xiàng)的確定原則。
1效數(shù)的確定
    在設(shè)計(jì)流程時(shí)首先應(yīng)考慮采用單效蒸發(fā),還是多效蒸發(fā).為了充分利用熱能,在食品生產(chǎn)中一般采用多效蒸發(fā)。因?yàn)樵诙嘈д舭l(fā)中，將前一效的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，故可以節(jié)省生蒸汽的消耗量。但不是效數(shù)愈多愈好，多效蒸發(fā)的效數(shù)受經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的因素所限制。
經(jīng)濟(jì)上的限制是指效數(shù)超過(guò)一定值則經(jīng)濟(jì)上不合算。在多效蒸發(fā)中，隨著效數(shù)的增加，則總蒸發(fā)量相同時(shí)所需的生蒸汽量減少，使操作費(fèi)用降低。但效數(shù)越多，設(shè)備費(fèi)用也越多。而且隨著效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽消耗量也愈來(lái)愈少。所以不能無(wú)限制地增加效數(shù)，最適宜的效數(shù)應(yīng)使設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)二者之和為最小。
技術(shù)上的限制是指效數(shù)過(guò)多，蒸發(fā)操作將難以進(jìn)行。如前所述，多效蒸發(fā)的效加熱蒸汽溫度和冷凝器的操作溫度都是受限制的。多效蒸發(fā)的理論傳熱總溫度差，即上述兩溫度之差值，也是受限制的。在具體操作條件下，此差值為一定值，當(dāng)效數(shù)增加時(shí)，各效溫度差損失之和隨之增大，因而有效總溫度差減少。當(dāng)效數(shù)過(guò)多、有效總溫度差極小時(shí)，分配到各效的有效溫度差將會(huì)小至無(wú)法保證各效發(fā)生正常的沸騰狀態(tài)，蒸發(fā)操作將難以進(jìn)行。所以效數(shù)也受到限制。一般分配到各效的有效溫差不能小于5～7℃。
    基于上述理由,實(shí)際的多效蒸發(fā)過(guò)程,效數(shù)并不很多。通常，對(duì)于電解質(zhì)溶液，如NaOH，NH4NO3等水溶液，由于其沸點(diǎn)升高較大，故通常為2～3效；對(duì)于非電解質(zhì)溶液，如有機(jī)溶液等，其沸點(diǎn)升高較小，所以，效數(shù)可以取4～6效，但真正適宜的效數(shù)，還需通過(guò)最優(yōu)化的方法來(lái)確定。據(jù)報(bào)道，A. H. P. Skelland根據(jù)經(jīng)濟(jì)衡算的原則，已經(jīng)獲得最適宜的效數(shù)的計(jì)算公式。
2多效蒸發(fā)裝置中溶液流程的選擇
    在多效蒸發(fā)裝置中，溶液的流程，可以是并流、逆流、平流和混流；流程的選擇，主要據(jù)溶液特性、操作方便以及經(jīng)濟(jì)程度來(lái)決定。在一般情況下常用并流加料。因?yàn)椴⒘鞑僮?，溶液在效間輸送可以利用各效間的壓力差進(jìn)行，而不需用泵。另外由于各效沸點(diǎn)依次降低，故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)因過(guò)熱而自行蒸發(fā)，因而可以產(chǎn)生較多的二次蒸汽。但并流加料時(shí)，各效濃度依次增加，而沸點(diǎn)依次降低，所以，溶液粘度依次增加，各效傳熱系數(shù)依次降低，因此，對(duì)于粘度隨濃度迅速增加的溶液是不宜采用并流操作的。
    在逆流流程中，料液由末效加入，依次用泵送到前一效。溶液從后一效進(jìn)入前一效時(shí)，溫度低于前一效的沸點(diǎn)，在這種流程中，溶液濃度愈大，蒸發(fā)的溫度愈高。因此，各效的溶液粘度相差不會(huì)很大，因而傳熱系數(shù)大小也就不致過(guò)于懸殊。其缺點(diǎn)是各效之間都要用泵輸送溶液，設(shè)備較復(fù)雜。所以，逆流加料法適用于粘度隨濃度變化較大的溶液，而不適用于熱敏性的物料蒸發(fā)。
    混流操作是在各效間兼用并流和逆流加料法。例如，在三效蒸發(fā)裝置中，溶液的流向可分為3→l→2或2→3→1。故此法采取了以上兩法的優(yōu)點(diǎn)而避免其缺點(diǎn)，但操作比較復(fù)雜。
平流加料法適用于在蒸發(fā)過(guò)程中伴有結(jié)晶析出的場(chǎng)合，例如食鹽水溶液的蒸發(fā)，因?yàn)橛薪Y(jié)晶的析出，不便于在效間的輸送，所以宜采用此法。
3二次蒸汽和冷凝水的利用
(一)抽取額外蒸汽
    在滿足工藝要求，即保證產(chǎn)品濃度，以及選定生蒸汽和冷凝器的操作參數(shù)前提下，應(yīng)限度的抽取額外蒸汽,做到利用，使進(jìn)入冷凝器的二次蒸汽量降低到最地限度。引出的額外蒸汽可作為其他加熱設(shè)備的熱源，這樣可以節(jié)省生蒸汽,不過(guò)抽出的額外蒸汽,其壓力比生蒸汽低.額外蒸汽抽出量的多少，視生產(chǎn)的需要和蒸發(fā)器的可能性而定,一般糖廠的蒸發(fā)設(shè)備多引出額外蒸汽.
(二)熱泵蒸發(fā)
    熱泵的基本原理是借助一定的能量消耗或能位降級(jí)，將熱量由低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩?。按提高余熱溫位的方法，可分為蒸汽壓縮式熱泵、吸收式熱泵及化學(xué)熱泵等。目前應(yīng)用于食品生產(chǎn)中的熱泵，主要是蒸汽壓縮式熱泵。
    蒸汽壓縮式熱泵是將二次蒸汽經(jīng)絕熱壓縮，提高其飽和溫度后再送回原來(lái)的蒸發(fā)器中作為加熱蒸汽。圖1-4為蒸汽壓縮式熱泵蒸發(fā)的流程之一。由圖可見(jiàn)，除開(kāi)工時(shí)外，不需另外供給加熱蒸汽，只需補(bǔ)充少量壓縮功即可維持正常運(yùn)動(dòng)，因而節(jié)省了大量的生蒸汽。通常，在單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)的末效中，二次蒸汽的潛熱全部由冷凝器中的冷卻水帶走，而在熱泵蒸發(fā)中，不但沒(méi)有此項(xiàng)熱損失，而且不消耗冷卻水，這是熱泵蒸發(fā)節(jié)能的原因。