冷庫(kù)制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)蒸發(fā)器的表面溫度遠(yuǎn)低于空氣的露點(diǎn)溫度,食品和空氣中的水分會(huì)析出而凝結(jié)在管壁上。若管壁溫度低于0°時(shí)水露則凝結(jié)成霜。結(jié)霜也是制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的結(jié)果,所以蒸發(fā)器表面允許少量的結(jié)霜。
由于霜的熱導(dǎo)率太小,它是金屬的百分之一,甚至幾百分之一,因而霜層就形成了較大的熱阻。特別是霜層較厚時(shí),猶如保溫一樣,使蒸發(fā)器中的冷量不容易散發(fā)出來(lái),影響了蒸發(fā)器的制冷效果,終使冷庫(kù)達(dá)不到所要求的溫度。同時(shí),制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)情況也要減弱,不完全蒸發(fā)的氨液有可能被壓縮機(jī)吸入而造成液擊事故。
2、融霜對(duì)局部環(huán)境的影響
融霜的方法很多,如人工掃霜、制冷劑熱熔霜、水融霜、電熱融霜等。對(duì)于較小的制冷系統(tǒng),可采用人工除霜和電熱融霜,但應(yīng)在系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)進(jìn)行。對(duì)于較大的制冷系統(tǒng),則應(yīng)采用制冷劑熱熔霜和水融霜。由于壓縮機(jī)的排氣式熱熔霜的熱源,所以制冷劑的熱熔霜應(yīng)在制冷系統(tǒng)運(yùn)行的條件下進(jìn)行。這樣看來(lái)不論采用哪種融霜方式,都要影響到冷庫(kù)溫度,特別是制冷劑熱熔霜,因?yàn)橐謳?kù)房進(jìn)行,即一部分庫(kù)房止制冷,而另一部分庫(kù)房融霜,融霜的時(shí)間更長(zhǎng)一些,對(duì)庫(kù)溫的影響也更大一些若庫(kù)溫波動(dòng)過(guò)大,會(huì)影響到庫(kù)內(nèi)食品的質(zhì)量,特別是保鮮食品的質(zhì)量。而融掉的霜要及時(shí)清掃,否則會(huì)造成庫(kù)房地面的冰凍。
列文式蒸發(fā)器上述的自然循環(huán)蒸發(fā)器,其循環(huán)速度不夠大,一般均在1.5m/s以下。為使蒸發(fā)器更適用于蒸發(fā)粘度較大、易結(jié)晶或結(jié)垢嚴(yán)重的溶液,并提高溶液循環(huán)速度以延長(zhǎng)操作周期和減少清洗次數(shù)。
其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在加熱室上增設(shè)沸騰室。加熱室中的溶液因受到沸騰室液柱附加的靜壓力的作用而并不在加熱管內(nèi)沸騰,直到上升至沸騰室內(nèi)當(dāng)其所受壓力降低后才能開(kāi)始沸騰,因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒(méi)有傳熱面的沸騰室,從而避免了結(jié)晶或污垢在加熱管內(nèi)的形成。另外,這種蒸發(fā)器的循環(huán)管的截面積約為加熱管的總截面積的2~3倍,溶液循環(huán)速度可達(dá)2.5至3 m/s以上,故總傳熱系數(shù)亦較大。這種蒸發(fā)器的主要缺點(diǎn)是液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失(意義詳見(jiàn)6.3.1)較大,為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。此外,設(shè)備龐大,消耗的材料多,需要高大的廠房等。 除了上述自然循環(huán)蒸發(fā)器外,在蒸發(fā)粘度大、易結(jié)晶和結(jié)垢的物料時(shí),還采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。在這種蒸發(fā)器中,溶液的循環(huán)主要依靠外加的動(dòng)力,用泵迫使它沿一定方向流動(dòng)而產(chǎn)生循環(huán)。循環(huán)速度的大小可通過(guò)泵的流量調(diào)節(jié)來(lái)控制,一般在2.5m/s以上。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也比一般自然循環(huán)的大。但它的明顯缺點(diǎn)是能量消耗大,每平方米加熱面積約需0.4~0.8kW。
降膜式蒸發(fā)器降膜式蒸發(fā)器和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于,料液是從蒸發(fā)器的頂部加入,在重力作用下沿管壁成膜狀下降,并在此過(guò)程中蒸發(fā)增濃,在其底部得到濃縮液。由于成膜機(jī)理不同于升膜式蒸發(fā)器,故降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大(例如在0.05~0.45Ns/m2范圍內(nèi))、熱敏性的物料。但因液膜在管內(nèi)分布不易均勻,傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小,仍不適用易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料。
由于溶液在單程型蒸發(fā)器中呈膜狀流動(dòng),因而對(duì)流傳熱系數(shù)大為提高,使得溶液能在加熱室中不再循環(huán)就達(dá)到要求的濃度,因此比循環(huán)型蒸發(fā)器具有更大的優(yōu)點(diǎn)。溶液不循環(huán)帶來(lái)好處有:(1)溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短,因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā);(2)整個(gè)溶液的濃度,不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度,因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。其主要缺點(diǎn)是:對(duì)進(jìn)料負(fù)荷的波動(dòng)相當(dāng)敏感,當(dāng)設(shè)計(jì)或操作不適當(dāng)時(shí)不易成膜,此時(shí),對(duì)流傳熱系數(shù)將明顯下降。
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簡(jiǎn)介:強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器是利用外加動(dòng)力(循環(huán)泵)使溶液沿一定方向作高速循環(huán)流動(dòng)。循環(huán)速度的大小可通過(guò)調(diào)節(jié)泵的流量來(lái)控制,一般循環(huán)速度在2.5m/s以上。它的加熱室有臥式和立式兩種結(jié)構(gòu),液體循環(huán)速度大小由泵調(diào)節(jié)。根據(jù)分離室循環(huán)料液進(jìn)出口的位置不同,它又可以分為正循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)器及逆循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)器,循環(huán)料液進(jìn)口位置在出口位置上部的稱(chēng)為正循環(huán),反之為逆循環(huán)。
應(yīng)用:強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器用于避免在加熱面上沸騰的產(chǎn)品而形成結(jié)垢或產(chǎn)生結(jié)晶。為此,管中的流動(dòng)速度必須高。當(dāng)循環(huán)液體流過(guò)熱交換器時(shí)被加熱,然后在分離器的壓力降低時(shí)部分蒸發(fā),從而將液體冷卻至對(duì)應(yīng)該壓力下的沸點(diǎn)溫度。
由于循環(huán)泵的原因,蒸發(fā)器的操作與溫差基本無(wú)關(guān),物料的再循環(huán)速度可以調(diào)節(jié),蒸發(fā)速率設(shè)定在一定的范圍內(nèi)。在結(jié)晶應(yīng)用中,晶體可以通過(guò)調(diào)節(jié)循環(huán)流動(dòng)速度和采用特殊的分離器設(shè)計(jì)從循環(huán)晶體泥漿中分離出來(lái)。設(shè)備采用泵強(qiáng)制循環(huán),具有蒸發(fā)速率高,濃縮比重大的特點(diǎn),特別適用于濃度或粘度較高物料的蒸發(fā)。