浅谈MVR板式升降膜蒸发器 mvr蒸发系统
Mvr蒸发系统(谈MVR板式升膜蒸发器)
【浅谈MVR板式升降膜蒸发器 mvr蒸发系统】自1956年英国APV公司的板式蒸发器问世以来，被认为是一种高效、紧凑的新型蒸发设备，当时主要用于明胶蒸发和食品加工行业 。随着科技的快速发展和各种工业行业需求的不断增加，板式蒸发器已广泛应用于石油、化工、造纸、海水淡化、工业废水处理等行业 。
板式蒸发器原理上是将薄膜传热理论与板式换热器原理融为一体，尤其在低温低压条件下使用效果更好 。因此，在某种程度上，板式蒸发器被认为是目前最先进的蒸发设备 。在成本方面，板与管的NTV值、工质流量、流量比、粘度、阻力等参数的比较表明，板的成本远低于管，且具有传热系数高、传热温差小、结构紧凑、拆装方便、换热面积增减灵活等特点 。是回收低温热源的理想设备之一 。
板式蒸发器种类繁多，按物料流向主要分为升膜式、降膜式和升膜式三种 。板式升膜蒸发器是高效紧凑的典型代表，其结构如图-1所示 。它以四个流道为一个单元，整机由若干个单元和端板组成 。它是一种升膜蒸发和降膜蒸发相结合的蒸发装置 。物料进入第二通道时，沿传热面上升进行升膜蒸发，然后自上而下流入传热面降膜蒸发的第四通道，二次蒸汽和浓缩液排入汽液分离器 。在第二和第四通道的两侧，分别有第一和第三通道用于蒸汽冷却和放热 。每个转轮的两块板之间有一个特殊结构的密封垫片，将相邻两侧的不同材料相互隔开 。其结构更加紧凑，单位体积传热面积更大，单台最大传热面积可达800m2 。
图-1板式升膜蒸发器结构图
什么是MVR蒸发器？MVR是机械蒸汽再压缩技术的缩写 。MVR蒸发器是一种节能蒸发器，它回收利用自身产生的二次蒸汽(低温低压)的能量，从而减少对外来能量的需求 。与传统的多效蒸发器相比，MVR蒸发器具有能耗低、流程简单、蒸发温度低等优点 。结合板式升膜蒸发器极高的传热效率，MVR板式升膜蒸发器具有很强的技术优势，对节能减排、降低企业成本具有重要作用 。
MVR板式升膜蒸发器系统的工艺流程如图2所示 。该系统由蒸汽压缩机、板式升膜蒸发器、气液分离器、管道系统等组成 。原液预热后进入板式升膜蒸发器，从物料侧板之间通过，被蒸汽加热蒸发 。汽液混合物从板式升膜蒸发器的出料口排出，进入汽液分离器，进行汽液分离，得到浓缩物料和二次蒸汽 。当浓缩液的浓度达到规定值时，将由排放泵输送出系统 。二次蒸汽经汽液分离器分离后，进入蒸汽压缩机，提高二次蒸汽的压力和温度，然后进入板式升膜蒸发器的蒸汽侧板之间，对原液进行再加热，被加热的原液继续蒸发，产生二次蒸汽，实现连续蒸发状态 。
图-2-2 mvr板式升膜蒸发器系统工艺流程图
在MVR板式升膜蒸发器系统中，影响系统性能的两个关键因素是板式升膜蒸发器的换热面积和蒸汽压缩机的压缩比 。
系统所需的热交换面积与压缩比之间的关系如图-3所示 。随着压缩机压缩比的增加，系统所需的换热面积急剧减少，有助于降低投资 。然而，在MVR系统中，压缩机的能耗较高，并且受到当前蒸汽压缩机制造技术的限制，因此大压缩比受到限制 。因此，MVR系统一般在小压缩比的条件下运行，但这与蒸发器的换热面积增大有关 。再者，增加投资的情况形成了一个矛盾，板式升膜蒸发器传热系数高、有效换热面积大、低温差传热性能好等优点很好地解决了这个矛盾 。
图3系统所需的换热面积与压缩机压缩比的关系
能效比COP是评价MVR系统品质的重要指标 。其值是蒸汽压缩机产生的热量与输入功的比值 。其值越高，MVR系统效率越高，越节能 。如图-4所示，COP受蒸发压力影响不明显，但受压缩比影响较大 。在低压缩比区域，随着压缩比的增加，COP迅速降低；压缩比大于2时，COP随压缩比变化不大，趋于平缓 。因此，压缩机应在小压缩比下运行，但同时要考虑传热温差过小、物料沸点温升和系统温度损失之间的矛盾 。考虑到能量利用率和蒸发系统的设备成本，实际压缩比可在1.5 ~ 2之间选择 。由于板式升膜蒸发器传热系数高，可达2000 ~ 5000 W/(m2k)，出口传热温差可低至2 ~ 3℃，解决了低压缩比和大传热面积的矛盾，实现了MVR整体系统的节能和经济优势 。
图4能效比COP与压缩机压缩比的关系
综上所述，通过比较系统所需换热面积、能效比COP和压缩比之间的影响关系，将板式升膜蒸发器与MVR系统相结合，综合了两者的优点，使MVR板式升膜蒸发器结构紧凑，易于清洗，体积小，占地面积小；拆卸方便，换热面积可调；传热效率高，热损失低；低持液量和短停留时间；该压缩机压缩比小，能耗低；系统所需换热面积小(与管壳式降膜蒸发器相比)，设备投资费用低 。因此，高效节能的MVR板式升膜蒸发器将越来越广泛地应用于各个工业领域 。
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