Évaporateur à film tombant

L’évaporation du film tombant consiste à ajouter le liquide d’alimentation de la boîte à tube supérieure de la chambre de chauffage de l’évaporateur à film tombant, à le répartir uniformément dans chaque tube d’échange de chaleur à travers le dispositif de distribution de liquide et de formation de film, et à former un film uniforme pour s’écouler de haut en bas sous l’action de la gravité, de l’induction du vide et du flux d’air. Pendant le processus d’écoulement, il est chauffé et vaporisé par le fluide chauffant côté coque. La vapeur générée et la phase liquide pénètrent ensemble dans la chambre de séparation de l’évaporateur. Après une séparation complète, la vapeur pénètre dans le condenseur pour la condensation (fonctionnement à effet unique) ou dans l’évaporateur à effet suivant comme moyen de chauffage, de manière à obtenir un fonctionnement à effets multiples. La phase liquide est évacuée de la chambre de séparation.

L’évaporation est une opération unitaire de solution concentrée. Habituellement, le solvant peut se volatiliser, tandis que la pression de vapeur de la plupart des solutés approche de zéro et ne peut pas se volatiliser. L’évaporation est le processus par lequel une solution est évaporée pour éliminer une partie du solvant et le concentrer dans des conditions d’ébullition. Dans la plupart des cas, la vapeur d’eau de l’évaporateur est utilisée comme moyen de chauffage (généralement appelé vapeur chauffante, vapeur primaire ou vapeur fraîche) pour transférer indirectement la chaleur à la solution à travers la paroi métallique. Une fois la solution chauffée, le solvant bout et se vaporise, et la vapeur générée (également de la vapeur d’eau dans la plupart des cas) est appelée vapeur secondaire.

L’évaporateur de film tombant vertical et le rebouilleur de film tombant sont illustrés à la figure 1 ci-dessous. Le liquide d’alimentation pénètre dans le distributeur de liquide d’alimentation par le haut. Le distributeur de liquide de matériau répartit uniformément le liquide de matériau dans chaque tube chauffant et le fait couler le long de la paroi interne du tube en forme de film. Le film liquide est vaporisé par la chaleur transférée de la paroi du tube. Lorsque la différence de température de transfert de chaleur est faible, la vaporisation se produit sur la surface interne du film fortement perturbé, plutôt qu’à l’interface entre le tube chauffant et le film liquide (c’est-à-dire la surface interne du tube chauffant), il n’est donc pas facile de mettre à l’échelle. La vapeur produite s’écoule généralement en parallèle avec le film liquide. Parce que la surface de vaporisation est grande, la quantité d’entraînement de mousse liquide dans la vapeur est faible et le liquide matériel s’écoule dans un film sur la paroi interne du tuyau, qui ne remplit pas toute la section du tuyau, de sorte que la quantité de liquide matériel traversant peut être faible.

Le distributeur de liquide de matériau est l’élément clé de l’évaporateur à film tombant. L’intensité de l’échange de chaleur et la capacité de production de l’évaporateur à film tombant dépendent essentiellement de l’uniformité de la distribution du liquide du matériau le long du tube d’échange de chaleur. La distribution dite uniforme signifie non seulement que le liquide doit être réparti uniformément dans chaque tuyau, mais aussi uniformément réparti sur toute la périphérie de chaque tuyau, et son uniformité doit être maintenue sur toute la longueur du tuyau entier. Lorsque le liquide d’alimentation ne peut pas mouiller uniformément les surfaces internes de tous les tubes chauffants, les surfaces avec un liquide insuffisant ou faible peuvent être mises à l’échelle en raison de l’évaporation, et la surface d’entartrage bloque à son tour l’écoulement du film liquide, aggravant ainsi davantage les conditions de transfert de chaleur dans les zones adjacentes.

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