强制循环蒸发器的工作原理是通过循环泵提供外力,使料液以 2-5m/s 的速度在加热管内高速循环流动。料液首先由循环泵从蒸发器底部抽出,被强行送入加热室的管程,在加热室内吸收壳程加热介质(如蒸汽、热油等)传递的热量后温度升高。随后,高温料液进入蒸发室,在蒸发室内因压力降低,部分水分迅速汽化形成二次蒸汽,气液混合物在蒸发室内实现初步分离。分离后的浓缩液部分通过循环管路返回循环泵入口,继续参与循环以进一步浓缩,部分达到浓度要求的浓缩液则作为产品排出;二次蒸汽经除沫处理后,或进入冷凝器冷凝回收,或在多效系统中作为下一效的加热热源,或通过 MVR 技术压缩升温后重新作为本效加热热源。
循环系统设计是核心环节,需精准匹配循环泵参数与管路布局。循环泵的选型需依据料液的流量、粘度、腐蚀性及含固量确定,对于高粘度物料(粘度>50cP),应选用低转速螺杆泵或齿轮泵,其叶轮设计需满足 2-5m/s 的管内流速要求;含固量>10% 的物料则需配备耐磨型离心泵,叶轮采用双相钢材质以抵抗颗粒冲刷。管路直径计算需结合雷诺数公式(Re=ρvd/μ),确保流动状态处于湍流区(Re>4000),通常主管直径比加热管直径大 2-3 个规格,例如加热管采用 φ57mm 时,主管宜选用 φ108mm,以减少局部阻力损失。此外,管路需设置合理的坡度(1%-3%)和排气阀,避免气蚀现象发生。
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