Thiết bị bay hơi màng rơilà một trong những công nghệ trông đơn giản trên giấy-chất lỏng chảy xuống các ống được làm nóng, hơi thoát ra, nồng độ tăng lên. Nhưng chúng tôi đã học được rằng khoảng cách giữa "nó hoạt động trên giấy" và "nó hoạt động trong sản xuất" rộng hơn hầu hết mọi người nghĩ.
Chúng tôi đã lắp đặt thiết bị bay hơi màng rơi trong các nhà máy chế biến thực phẩm, cơ sở dược phẩm và cơ sở sản xuất hóa chất. Chúng tôi cũng đã giúp khắc phục sự cố của các đơn vị hoạt động kém hiệu quả ngay từ ngày đầu. Đây là những gì chúng tôi đã học được-chủ yếu từ việc sửa lỗi của người khác và một số lỗi của chính chúng tôi.
Máy bay hơi màng rơi thực sự hoạt động như thế nào (và chúng sai ở đâu)
Thiết bị bay hơi màng rơi phân phối chất lỏng dưới dạng màng mỏng dọc theo thành bên trong của các ống gia nhiệt thẳng đứng. Chất lỏng chảy xuống dưới nhờ trọng lực. Nhiệt từ phía vỏ (hơi nước hoặc chất lỏng truyền nhiệt) làm dung môi bay hơi khỏi bề mặt màng. Chất lỏng đậm đặc tích tụ ở phía dưới; hơi thoát ra từ phía trên hoặc qua thiết bị phân tách.
Phần quan trọng là sự hình thành màng. Nếu màng quá dày, khả năng truyền nhiệt sẽ giảm. Nếu nó quá mỏng, bạn sẽ có những mảng khô và bám bẩn. Nếu nó không đồng đều, bạn sẽ bị quá nhiệt cục bộ và làm hỏng sản phẩm.
Chúng tôi đã thấy các thiết bị có bộ phân phối chất lỏng được thiết kế kém hoặc được lắp đặt hơi lệch-. Kết quả là ống bị ướt không đều-một số ống bị khô, một số bị ngập. Thiết bị bay hơi không bao giờ đạt đến công suất định mức. Việc khắc phục yêu cầu-gia công lại nhà phân phối, đồng nghĩa với việc phải đóng cửa trong hai tuần.
Nhà phân phối: Thành phần bị đánh giá thấp nhất
Mọi người đều nói về diện tích truyền nhiệt, nhưng nhà phân phối mới là người tạo nên hoặc phá vỡ thiết bị bay hơi màng rơi.
Công việc của nhà phân phối rất đơn giản: cung cấp dòng chất lỏng đồng đều đến mọi ống mọi lúc. Đó là một khái niệm đơn giản nhưng khó thực hiện một cách đáng ngạc nhiên.
Chúng tôi kiểm tra ba điều trên mỗi nhà phân phối:
- Độ ngang - thậm chí độ nghiêng 1 mm có thể gây ra sự phân bố không đồng đều
- Kích thước lỗ - phải phù hợp với phạm vi tốc độ cấp liệu; quá nhỏ và nó bị kẹt, quá lớn và nó không tạo thành màng thích hợp
- Khả năng tương thích vật liệu - một số nguyên liệu ăn mòn các lỗ phân phối, thay đổi dòng chảy theo thời gian
Quy tắc của chúng tôi: chỉ định nhà phân phối có các bộ phận có thể tháo rời hoặc thay thế được. Nếu nó được hàn vào, bạn không thể sửa nó nếu không cắt và hàn. Chúng tôi biết được điều này khi một nhà phân phối trên thiết bị cô đặc nước trái cây bị dính sợi bột giấy và không thể làm sạch hiệu quả-toàn bộ cụm lắp ráp phải được cắt ra và thay thế.
Những gì chúng tôi chỉ định: Dọc và ngang
Bài viết gốc so sánh thiết kế dọc và ngang. Thành thật mà nói,-chúng tôi chưa bao giờ chỉ định thiết bị bay hơi màng rơi ngang. Không một lần. Chúng tôi đã thấy chúng ở các nhà máy cũ, nhưng mọi hệ thống lắp đặt hiện đại mà chúng tôi thực hiện đều sử dụng các ống thẳng đứng.
| Tính năng | Thẳng đứng | Nằm ngang |
| Diện tích sàn | Nhỏ gọn | Dấu chân lớn |
| Phân phối phim | Trọng lực-được hỗ trợ, đáng tin cậy | Yêu cầu trải cơ học |
| Vệ sinh | CIP{0}}có thể truy cập từ trên/dưới | Truy cập khó khăn hơn |
| Xử lý cặn bẩn | Giới hạn | Tốt hơn (một số yêu cầu) |
| Áp dụng ngành | Phổ biến rộng rãi | Giới hạn, chủ yếu là các cài đặt cũ hơn |
Quan điểm của chúng tôi: đi theo chiều dọc trừ khi bạn có lý do rất cụ thể để không làm vậy. Thiết kế theo chiều ngang tăng thêm độ phức tạp mà không mang lại đủ lợi ích cho hầu hết các ứng dụng. Nếu bạn lo lắng về vấn đề tắc nghẽn, hãy giải quyết vấn đề đó bằng cách xử lý trước và chọn ống-chứ không phải bằng cách chuyển sang hướng ít phổ biến hơn.
Giới hạn độ nhớt chúng tôi đã tìm thấy
Thiết bị bay hơi màng rơi hoạt động tốt nhất với nguồn cấp dữ liệu có độ nhớt thấp đến trung bình. Chúng tôi nhận thấy giới hạn thực tế là khoảng 300–500 cP ở nhiệt độ vận hành, tùy thuộc vào sản phẩm.
Tại sao nó quan trọng:
- Độ nhớt cao hơn → màng dày hơn → truyền nhiệt thấp hơn
- Màng dày hơn → thời gian lưu trú dài hơn → suy giảm nhiệt nhiều hơn
Các sản phẩm nhớt có xu hướng làm bẩn thành ống nhanh hơn
Chúng tôi đã từng cố gắng cô đặc xi-rô ngô nặng vào thiết bị bay hơi màng rơi. Độ nhớt của thức ăn là khoảng 400 cP ở 60 độ. Thiết bị đã chạy được ba tuần trước khi các ống tăng kích thước nghiêm trọng đến mức khả năng truyền nhiệt giảm 50%. Cuối cùng, chúng tôi đã chuyển sang thiết bị bay hơi tuần hoàn cưỡng bức cho nhiệm vụ đó.
Hướng dẫn của chúng tôi: nếu độ nhớt thức ăn của bạn vượt quá 200 cP ở nhiệt độ bay hơi, hãy chạy thử nghiệm. Nếu vượt quá 500 cP, hãy nghiêm túc xem xét các loại thiết bị bay hơi khác.
Kích thước ống: Điểm ngọt ngào thực tế
Đường kính ống ảnh hưởng đến độ ổn định của màng, truyền nhiệt và làm sạch.
| ống OD | Độ ổn định của phim | Truyền nhiệt | Làm sạch vết bẩn |
| 25mm | Xuất sắc | Rất tốt | Khó làm sạch hơn |
| 32 mm | Tốt | Tốt | Tiêu chuẩn, có thể làm sạch |
| 50 mm | Kém (phim có thể bị vỡ) | Thấp hơn | Dễ dàng làm sạch |
Thông số kỹ thuật điển hình của chúng tôi: OD 32–38 mm cho hầu hết các dịch vụ. Chúng tôi đã sử dụng 25 mm cho nguồn cấp dữ liệu có độ nhớt-rất sạch, thấp (như nước hoặc dung môi nhẹ). Chúng tôi chỉ sử dụng 50 mm một lần-cho sản phẩm có chất rắn bột giấy liên tục chặn các ống nhỏ hơn. Nó hoạt động nhưng độ bay hơi trên mỗi ống thấp hơn khoảng 20%.
Câu hỏi về-tác động
Thiết bị bay hơi màng rơi hiệu ứng đơn-rất đơn giản nhưng tốn nhiều năng lượng-. Nhiều-thiết bị bay hơi hiệu ứng tái sử dụng hơi từ một hiệu ứng làm nóng hơi cho hiệu ứng tiếp theo, giảm đáng kể mức tiêu thụ hơi nước.
Sự cân bằng-:
| Số lượng hiệu ứng |
Tiết kiệm hơi nước (kg nước/kg hơi) |
Chi phí vốn | Độ phức tạp |
| 1 | ~0.9 | Đường cơ sở | Thấp |
| 2 | ~1.7–1.8 | +50% | Vừa phải |
| 3 | ~2.5–2.7 | +120% | Cao |
| 4 | ~3.3–3.6 | +200% | Cao |
Chúng tôi đã lắp đặt hệ thống 2 hiệu ứng và 3 hiệu ứng. Hiệu quả hoàn vốn của hiệu ứng thứ ba phụ thuộc nhiều vào chi phí hơi nước và số giờ vận hành. Với giá hơi nước trên 20 USD/tấn, chạy 8.000 giờ/năm, hệ thống 3 hiệu ứng sẽ hoàn vốn trong khoảng 18–24 tháng so với hệ thống 2 hiệu ứng. Dưới mức đó, phép toán không hoạt động.
Thực tiễn hiện tại của chúng tôi: khuyến nghị sử dụng 2 hiệu ứng làm tiêu chuẩn cho các cài đặt mới. Chỉ chuyển sang 3 hiệu ứng nếu hơi nước đắt tiền hoặc nếu lo ngại sự suy giảm nhiệt (nhiệt độ thấp hơn trên mỗi hiệu ứng).
Một trường hợp đã thay đổi thiết kế máy tách hơi của chúng tôi
Chúng tôi đã lắp đặt thiết bị bay hơi dạng màng rơi để tập trung sản phẩm sữa. Sự cuốn theo hơi quá mức-máy phân tách không thể loại bỏ các giọt nhỏ và sản phẩm mang theo đã làm nhiễm bẩn chất ngưng tụ. Chúng tôi đã thử các thiết kế vách ngăn khác nhau, tăng đường kính dải phân cách và thêm bộ khử sương mù. Không có gì giải quyết được nó hoàn toàn.
Cách khắc phục: chúng tôi đã thay đổi dải phân cách từ cửa vào tiếp tuyến sang thiết kế xoáy thuận với vùng ngắt quãng lớn hơn. Lớp vỏ hiện tại đã được sửa đổi với phần phân tách lốc xoáy bên ngoài. Nó có giá 8.000 USD và mất ba ngày lắp đặt. Tỷ lệ chuyển giao giảm 90%.
Những gì chúng tôi hiện đang chỉ định: một thiết bị khử sương mù kiểu lốc xoáy hoặc dạng lưới-chuyên dụng trên mỗi thiết bị bay hơi dạng màng rơi, bất kể sản phẩm là gì. Nó làm tăng thêm khoảng 10% chi phí tàu và tránh xảy ra sự cố tốn kém để khắc phục sau này.
Dọn dẹp: Thực tế thực tế
Thiết bị bay hơi màng rơi cần được vệ sinh thường xuyên. Các ống hình thành cặn, cặn hữu cơ hoặc tích tụ tinh thể theo thời gian. Tần suất phụ thuộc vào nguồn cấp dữ liệu và nhiệt độ hoạt động của bạn.