Ένας εξατμιστής λεπτής μεμβράνης-είναι ένας τύπος εξατμιστή που χαρακτηρίζεται από το υλικό υγρού που ρέει κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα θέρμανσης με παρόμοιο-φιλμ για μεταφορά θερμότητας και εξάτμιση. Τα πλεονεκτήματά του περιλαμβάνουν υψηλή απόδοση μεταφοράς θερμότητας, γρήγορο ρυθμό εξάτμισης και σύντομο χρόνο παραμονής υλικού, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για την εξάτμιση ευαίσθητων στη θερμότητα ουσιών. Μπορεί να χωριστεί σε εξατμιστήρες ανερχόμενου φιλμ και εξατμιστές μεμβράνης πτώσης.
(1) Εξατμιστήρας ανερχόμενου φιλμ
Ο εξατμιστής ανερχόμενου φιλμ κατασκευάζεται από το υγρό που εισέρχεται στους σωλήνες θέρμανσης για θέρμανση σύμφωνα με την αρχή της αντλίας σιφονιού. Αφού ρέει στον διαχωριστή, το υγρό και ο ατμός διαχωρίζονται και το υγρό ρέει πίσω στον εξατμιστή μέσω του σωλήνα κυκλοφορίας, σχηματίζοντας μια κλειστή-κυκλοφορία, γνωστή και ως εξατμιστήρας εξωτερικής κυκλοφορίας.
1.1 Εξατμιστήρας ανερχόμενης μεμβράνης: Το υγρό της πρώτης ύλης εισέρχεται από τον πυθμένα του εξατμιστή και οδηγείται προς τα πάνω κατά μήκος των σωλήνων με δευτερεύοντα ατμό. Εξατμιστήρας μεμβράνης πτώσης: Το υγρό της πρώτης ύλης εισέρχεται από την κορυφή του εξατμιστή και ρέει προς τα κάτω κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα υπό τη βαρύτητα.
1.2 Η "μεμβράνη" στο ανερχόμενο φιλμ και το φιλμ που πέφτει αναφέρεται στη βέλτιστη ροή μεμβράνης-όπως της πρώτης ύλης υγρού κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα θέρμανσης κατά τη λειτουργία του εξατμιστή, όπου η μεταφορά θερμότητας είναι πιο αποτελεσματική. 1.3 Πεδίο εφαρμογής: Κατάλληλο για εξάτμιση ουσιών με μεγάλους ρυθμούς εξάτμισης, ευαισθησία στη θερμότητα, υψηλές ιδιότητες, αλλά όχι σε αφρισμό ιξώδες, κρυσταλλική καθίζηση ή εύκολη απολέπιση.
(2) Εξατμιστήρας που πέφτει
2.1 Η εξάτμιση μεμβράνης που πέφτει περιλαμβάνει την προσθήκη του υγρού τροφοδοσίας από το επάνω κιβώτιο σωλήνα του θαλάμου θέρμανσης του εξατμιστή μεμβράνης που πέφτει. Μέσω της συσκευής διανομής υγρού και σχηματισμού μεμβράνης{2}}κατανέμεται ομοιόμορφα σε κάθε σωλήνα ανταλλαγής θερμότητας. Υπό την επίδραση της βαρύτητας, της επαγωγής κενού και της ροής αέρα, σχηματίζει ένα ομοιόμορφο φιλμ που ρέει από πάνω προς τα κάτω. Κατά τη διάρκεια της ροής, το υγρό θερμαίνεται και εξατμίζεται από το θερμαντικό μέσο του κελύφους-. Ο παραγόμενος ατμός και η υγρή φάση εισέρχονται μαζί στον θάλαμο διαχωρισμού του εξατμιστή. Μετά από ενδελεχή διαχωρισμό, ο ατμός εισέρχεται στον συμπυκνωτή για συμπύκνωση (λειτουργία ενός-αποτελέσματος) ή εισέρχεται στον εξατμιστή επόμενου εφέ ως μέσο θέρμανσης, επιτυγχάνοντας έτσι λειτουργία πολλαπλών-αποτελεσμάτων. Η υγρή φάση εκκενώνεται από τον θάλαμο διαχωρισμού και τα λύματα εξατμίζονται και συμπυκνώνονται.
2.2 Πεδίο εφαρμογής: Χρησιμοποιείται ευρέως στην εξάτμιση και τη συγκέντρωση νερού ή διαλυμάτων οργανικών διαλυτών στη φαρμακευτική, τη βιομηχανία τροφίμων, τη χημική και την ελαφριά βιομηχανία. Αυτός ο εξοπλισμός λειτουργεί συνεχώς υπό συνθήκες κενού και χαμηλής- θερμοκρασίας, με υψηλή ικανότητα εξάτμισης, εξοικονόμηση ενέργειας και μείωση κατανάλωσης, χαμηλό κόστος λειτουργίας και διασφαλίζοντας ότι το υλικό παραμένει αμετάβλητο κατά την εξάτμιση.
2.3 Ροή διεργασίας: Η ροή διεργασίας έχει τέσσερις μορφές: συν-ρεύμα (παράλληλη ροή), αντίθετο-ρεύμα, μικτή ροή (διασταυρούμενη-ροή) και παράλληλη ροή.
Συν-ρεύμα: Το διάλυμα και ο ατμός ρέουν προς την ίδια κατεύθυνση, διαδοχικά από το πρώτο αποτέλεσμα στο τελευταίο αποτέλεσμα. Όταν το διάλυμα εισέλθει στο επόμενο εφέ από το προηγούμενο εφέ, θα αναβοσβήσει λίγο νερό και θα δημιουργηθεί μεγαλύτερη ποσότητα δευτερεύοντος ατμού. Επειδή η συγκέντρωση στο μεταγενέστερο αποτέλεσμα είναι υψηλότερη από εκείνη στο προηγούμενο εφέ και η θερμοκρασία λειτουργίας είναι χαμηλότερη, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας του πρώτου εφέ είναι συχνά πολύ υψηλότερος από αυτόν του τελευταίου εφέ. Γενικά κατάλληλο για επεξεργασία ευαίσθητων στη θερμότητα υλικών σε υψηλές συγκεντρώσεις.
Αντίστροφο-ρεύμα: Η πρώτη ύλη αντλείται διαδοχικά από το τελευταίο αποτέλεσμα στο προηγούμενο αποτέλεσμα και το τελικό υγρό αποβάλλεται από το πρώτο αποτέλεσμα. Το υγρό και ο ατμός ρέουν σε αντίθετες κατευθύνσεις. Γενικά κατάλληλο για επεξεργασία διαλυμάτων των οποίων το ιξώδες ποικίλλει πολύ ανάλογα με τη θερμοκρασία και τη συγκέντρωση, αλλά δεν είναι κατάλληλο για ευαίσθητα στη θερμότητα υλικά. Η υψηλή-συγκέντρωση αλμυρού νερού της εταιρείας μας με μηδενική απόρριψη χρησιμοποιεί μια αντίθετη-τρέχουσα τριπλή-διεργασία.
Μικτή-ροή: Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα τόσο των διεργασιών συν-τρέχουσας όσο και αντίθετης-διαδικασίας, αποφεύγοντας τα μειονεκτήματά τους, αλλά είναι πολύπλοκο στη λειτουργία του και απαιτεί υψηλό βαθμό αυτοματισμού.
Οριζόντια-ροή: Κάθε εφέ λαμβάνει τροφοδοσία και εξάγει τελικό υγρό και κρύσταλλοι καθιζάνουν σε κάθε εφέ. Οι κρύσταλλοι μπορούν να διαχωριστούν αμέσως, και αυτό χρησιμοποιείται γενικά για την εξάτμιση κορεσμένων διαλυμάτων.
2.4 Αρχή πτώσης μεμβράνης: Το υλικό που πρόκειται να εξατμιστεί εισέρχεται από την κορυφή του εξατμιστή μεμβράνης που πέφτει μέσω μιας αντλίας τροφοδοσίας, που ρέει μέσα από τους σωλήνες εξάτμισης (πλευρά σωλήνα). Το υλικό διανέμεται σε μορφή φιλμ μέσα στους σωλήνες ανταλλαγής θερμότητας από έναν διανομέα φιλμ. Καθώς το υλικό ρέει κάτω από την κοιλότητα του σωλήνα με τη βαρύτητα, θερμαίνεται από τον ατμό έξω από τους σωλήνες, φθάνοντας στη θερμοκρασία εξάτμισης και εξατμίζοντας. Το υλικό, μαζί με τον δευτερεύοντα ατμό, ρέει κάτω από τους σωλήνες ως ένα λεπτό φιλμ. Ο δευτερεύων ατμός συμπιέζεται από έναν συμπιεστή ατμού και αποστέλλεται στην πλευρά του κελύφους του θαλάμου θέρμανσης μεμβράνης που πέφτει ως θερμαντικός ατμός. Η πλευρά του κελύφους του θαλάμου θέρμανσης μεμβράνης που πέφτει έχει πλάκες για να καθοδηγούν τον δευτερεύοντα ατμό, να τον συμπυκνώνουν και να εκκενώνουν μη{6}}συμπυκνώσιμα αέρια. Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, η θερμική ενέργεια του ίδιου του εξατμιστή μεταφέρεται από το εξωτερικό των σωλήνων στο υλικό που εξατμίζεται μέσα. Μετά την ανταλλαγή θερμότητας, ο δευτερεύων ατμός συμπυκνώνεται σε νερό και αποβάλλεται από τον εξατμιστή μεμβράνης που πέφτει.
2.5 Χαρακτηριστικά συστημάτων εξάτμισης φιλμ που πέφτουν:
2.5.1 Σε έναν εξατμιστή μεμβράνης πτώσης, το υγρό τροφοδοσίας προστίθεται από την κορυφή του εξατμιστή και πέφτει κατά μήκος του τοιχώματος του σωλήνα σε σχήμα φιλμ υπό τη βαρύτητα. Κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, εξατμίζεται και συμπυκνώνεται, με αποτέλεσμα ένα συμπυκνωμένο υγρό στον πυθμένα. Οι εξατμιστές μεμβράνης που πέφτουν μπορούν να εξατμίσουν υλικά με υψηλές συγκεντρώσεις και υψηλό ιξώδες.
2.5.2 Επειδή το διάλυμα ρέει σε σχήμα μεμβράνης σε έναν-εξατμιστήρα, ο συντελεστής μεταφοράς θερμότητας είναι υψηλός.
2.5.3 Ο σύντομος χρόνος παραμονής μειώνει τον κίνδυνο φθοράς του υλικού, καθιστώντας το κατάλληλο για την επεξεργασία ευαίσθητων στη θερμότητα υλικών.
2.5.4 Η χαμηλή κατακράτηση υγρού επιτρέπει στον εξατμιστή που πέφτει να λειτουργεί γρήγορα ανάλογα με τις αλλαγές στην παροχή ενέργειας, το επίπεδο κενού, τον ρυθμό τροφοδοσίας και τη συγκέντρωση.
2.5.5 Επειδή το ρευστό διεργασίας ρέει μόνο υπό τη βαρύτητα, αντί να οδηγείται από μια διαφορά θερμοκρασίας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί εξάτμιση χαμηλής- διαφοράς θερμοκρασίας.
2.5.6 Οι εξατμιστές μεμβράνης που πέφτουν είναι κατάλληλοι για την εξάτμιση και τη συμπύκνωση αφριστικών υλικών. Καθώς το υγρό εξατμίζεται με παρόμοιο μεμβράνη-στο εσωτερικό του θερμαντικού σωλήνα, επιτυγχάνεται διαχωρισμός και των δύο ατμών-υγρού. Ταυτόχρονα, στο κάτω μέρος του εξατμιστή, το μεγαλύτερο μέρος του υγρού αποσύρεται και μόνο ένα μικρό μέρος του υγρού και όλος ο δευτερεύων ατμός εισέρχονται στον διαχωριστή για ενισχυμένο διαχωρισμό. Το υγρό δεν δημιουργεί υπερβολική κρούση κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας, αποφεύγοντας έτσι το σχηματισμό αφρού.