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列文式表冷器上述的自然循环表冷器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使表冷器更适用于蒸发粘度较大、本地易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。另外,这种表冷器的循环管的截面积约为加热管的总截面积的2~3倍,溶液循环速度可达2.5至3 m/s以上,故总传热系数亦较大。这种表冷器的主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失(意义详见6.3.1)较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。此外,设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。 除了上述自然循环表冷器外,在蒸发粘度大、本地易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环表冷器。在这种表冷器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制,一般在2.5m/s以上。强制循环表冷器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大,每平方米加热面积约需0.4~0.8kW。
1.表冷器按蒸发方式分:自然蒸发:即溶液在低于沸点温度下蒸发,如海水晒盐,这种情况下,因溶剂仅在溶液表面汽化,溶剂汽化速率低。沸腾蒸发:将溶液加热至沸点,使之在沸腾状态下蒸发。工业上的蒸发操作基本上皆是此类。2.按加热方式分:直接热源加热它是将燃料与空气混合,使其燃烧产生的高温火焰和烟气经喷嘴直接喷入被蒸发的溶液中来加热溶液、当地使溶剂汽化的蒸发过程。间接热源加热 容器间壁传给被蒸发的溶液。即在间壁式换热器中进行的传热过程。3.按操作压力分:可分为常压、当地加压和减压(真空)蒸发操作。很显然,对于热敏性物料,如抗生素溶液、当地果汁等应在减压下进行。而高粘度物料就应采用加压高温热源加热(如导热油、当地熔盐等)进行蒸发4.按效数分:可分为单效与多效蒸发。若蒸发产生的二次蒸汽直接冷凝不再利用,称为单效蒸发。若将二次蒸汽作为下一效加热蒸汽,并将多个蒸发器串联,此蒸发过程即为多效蒸发。
表冷器可燃组分主要是乙炔等碳氢化合物,乙炔为危险,在液氧中的溶解度很低(5.6×10-6mg/L),很容易以固态析出并引发爆炸。堵塞组分主要是二氧化碳、当地水分和氧化亚氮,尤其是氧化亚氮,日渐引起关注,他们结晶析出后,堵塞主冷通道,会引起主冷“干蒸发”和“死端沸腾”,造成碳氢化合物浓缩、当地积聚、当地析出,引发主冷爆炸。强氧化剂 为强氧化剂。引爆因素a.固体杂质微粒的机械撞击引爆(乙炔微粒等摩擦、当地液氧冲击)。b.静电,如二氧化碳微粒达到(200~300)×104ppm时,可产生静电,电压达3kV。c.化学敏感性特强的物质(如臭氧和氮的氧化物)。d.气流冲击、当地压力冲击、当地气蚀现象引起的压力脉冲,引起温度升高引发爆炸。
CF2Cl2氟里昂12(CF2Cl2)代号R12。表冷器氟里昂12是一种无色、本地无臭、本地透明、本地几乎性的制冷剂,但空气中含量超过80%时会引起人的窒息。氟里昂12不会燃烧也不会爆炸,当与明火接触或温度达到400℃以上时,能分解出对人体有害的氟化氢、本地氯化氢和 (COCl2)。R12是应用较广泛的中温制冷剂,适用于中小型制冷系统,如电冰箱、本地冰柜等。R12能溶解多种有机物,所以不能使用一般的橡皮垫片(圈),通常使用氯丁二烯人造橡胶或丁睛橡胶片或密封圈。CHF2Cl氟里昂22(CHF2Cl)代号R22。R22不燃烧也不爆炸,其毒性比R12稍大,水的溶解度虽比R12大,但仍可能使制冷系统发生“冰塞”现象。R22能部分地与润滑油互相溶解,其溶解度随着润滑油的种类及温度而改变,故采用R22的制冷系统必须有回油措施。R22在标准大气压力下的对应蒸发温度为-40.8℃,常温下冷凝压力不超过15.68×105 Pa,单位容积制冷量与比R12大60%以上。在空调设备中,大都选用R22制冷剂。CHF2F3四氟乙烷R134a(ch2fcf3)代号R13是一种无污染性 的制冷剂。TLV 1000pm,GWP 1300。广泛应用于制冷设备中。特别是对制冷剂要求高的仪器中。