اواپراتور فیلم سقوط چیست و چگونه کار می کند

اواپراتور فیلم در حال سقوط یک مبدل حرارتی پوسته و لوله عمودی است که در آن مایع در بالای لوله‌های گرمایشی توزیع می‌شود، به عنوان یک لایه نازک در امتداد دیواره‌های لوله داخلی تحت نیروی گرانش به سمت پایین جریان می‌یابد و به طور مداوم در حین پایین آمدن تبخیر می‌شود. بخار به دست آمده و مایع غلیظ با هم در پایین لوله ها به یک جداکننده خارج می شوند و در آنجا تقسیم می شوند. بخار تغلیظ شده بازیابی می شود و محصول غلیظ برای پردازش یا خشک شدن بیشتر تخلیه می شود.

آنچه این طراحی را به طور مشخص کارآمد می کند این است زمان اقامت مایع بسیار کوتاه - معمولا فقط 5 تا 30 ثانیه در داخل منطقه گرمایش - و خیلی تفاوت دمای پایین مورد نیاز بین بخار و محصول ، اغلب به 3-5 درجه سانتیگراد می رسد. این دو ویژگی اواپراتور فیلم در حال سقوط را در هر جایی که مایع فرآوری شده حساس به حرارت، ویسکوزیته محدود یا در معرض رسوب تحت قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض گرما باشد، به انتخاب ارجح تبدیل می‌کند.

اجزای اصلی یک اواپراتور فیلم در حال سقوط

• توزیع کننده مایعات (دستگاه توزیع بالا): پخش یکنواخت مایع خوراک روی همه لوله ها را به طور همزمان تضمین می کند. توزیع ضعیف تنها شایع ترین علت لکه های خشک، پوسته پوسته شدن و کاهش راندمان تبخیر است.
• لوله های گرمایش عمودی: قطر استاندارد بین 25 میلی متر تا 65 میلی متر است. طول لوله معمولاً 4-8 متر است. لوله های بلندتر سطح تبخیر را بدون افزایش ردپا افزایش می دهند.
• تامین بخار از سمت پوسته: بخار کم فشار (گیج 0.05-0.3 مگاپاسکال) در سمت پوسته گردش می کند و متراکم می شود و گرمای نهان را به لایه مایع در حال سقوط آزاد می کند.
• جداکننده بخار و مایع: یک جداکننده مماسی یا گریز از مرکز در پایین لوله، قبل از اینکه بخار وارد اثر یا کندانسور بعدی شود، قطرات حباب شده را از جریان بخار خارج می کند.
• کندانسور و سیستم خلاء: در بیشتر کاربردهای دارویی و عصاره‌های گیاهی، یک کندانسور سطحی به همراه پمپ خلاء فشار عملیاتی را در 5 تا 30 کیلو پاسکال حفظ می‌کند و دمای تبخیر 40 تا 70 درجه سانتی‌گراد را قادر می‌سازد تا از ترکیبات فعال محافظت کند.

فیلم سقوط در مقابل انواع دیگر تبخیر کننده: جایی که هر کدام مناسب است

خریداران اغلب اواپراتورهای فیلم در حال سقوط را با لایه بالا، چرخش اجباری و طرح‌های سطح خراشیده مقایسه می‌کنند. درک مرزهای عملیاتی هر نوع به جلوگیری از عدم تطابق پرهزینه بین تجهیزات و فرآیند کمک می کند.

طراحی فیلم در حال سقوط یک نقطه شیرین عملی را اشغال می کند: اکثریت قریب به اتفاق جریان های خوراک با ویسکوزیته کم تا متوسط را با بهره وری انرژی برتر و حفاظت از کیفیت محصول کنترل می کند، در حالی که از نظر مکانیکی ساده تر و مقرون به صرفه تر از واحدهای فیلم خراشیده است.

پیکربندی های تک، دو و سه اثر توضیح داده شده است

تعداد «اثرات» به چند بار استفاده مجدد از گرمای نهان تبخیر در همان سیستم اشاره دارد. در یک اواپراتور فیلم سقوط کننده تک اثر، بخار اولین (و تنها) اثر را گرم می کند و بخار تولید شده مستقیماً به کندانسور فرستاده می شود و دور ریخته می شود. در چیدمان چند جلوه ای، بخار حاصل از اثر اول به محیط گرمایش اثر دوم تبدیل می شود و به همین ترتیب.

Steam Economy به عنوان یک معیار انتخاب

اقتصاد بخار - کیلوگرم آب تبخیر شده به ازای هر کیلوگرم بخار مصرفی - تقریباً به صورت خطی با تعداد اثرات بهبود می یابد:

• تک اثر: مصرف بخار ≈ 0.8-1.0 کیلوگرم بر کیلوگرم. مناسب برای نیروگاه های با ظرفیت کوچک (تبخیر کمتر از 500 لیتر در ساعت) یا جایی که هزینه بخار پایین است.
• اثر دوگانه: مصرف بخار ≈ 1.6-1.9 کیلوگرم بر کیلوگرم. رایج ترین انتخاب برای عملیات دارویی و عصاره گیاهی در مقیاس متوسط ​​(تبخیر 500-5000 لیتر در ساعت). بازپرداخت سرمایه ناشی از صرفه جویی در انرژی معمولاً 12 تا 24 ماه در مقابل یک اثر واحد است.
• اثر سه گانه: مصرف بخار ≈ 2.4-2.7 کیلوگرم بر کیلوگرم. توجیه برای تولید مداوم در مقیاس بزرگ (> 5000 لیتر در ساعت) مانند خطوط غلظت عصاره گیاهان صنعتی یا کارخانه های فرآوری مواد غذایی.

یک مثال عملی: گیاهی که دارای 3000 لیتر در ساعت عصاره گیاهی آبی است که از یک اثر به دو اثر تغییر می کند، می تواند مصرف بخار را تقریباً 45 تا 50 درصد کاهش دهد که به کاهش قابل اندازه گیری هزینه های انرژی سالانه با قیمت بخار صنعتی معمولی تبدیل می شود.

ما اواپراتورهای فیلم سقوط تک جلوه، دو جلوه و سه اثره را در طیف وسیعی از ظرفیت تولید می کنیم. شما می توانید طیف کامل ما را در ما کشف کنید صفحه محصول دستگاه غلظت تبخیر .

پارامترهای طراحی حیاتی که بر عملکرد تأثیر می گذارد

هنگام ارزیابی برگه مشخصات اواپراتور فیلم در حال سقوط، چندین پارامتر تعیین می کنند که آیا واحد واقعاً مطابق انتظار در فرآیند شما عمل خواهد کرد یا خیر. اینها مواردی هستند که ما به طور مداوم هنگام مهندسی یک واحد برای مشتری بیشترین توجه را به آنها می کنیم.

کیفیت توزیع مایعات

توزیع حتی مایع در تمام لوله ها غیرقابل مذاکره است. اگر حتی 5 تا 10 درصد از لوله ها تغذیه ناکافی دریافت کنند، آن لوله ها خشک می شوند، رسوب به سرعت ایجاد می شود و ضرایب انتقال حرارت کلی کاهش می یابد. توزیع‌کننده‌های با کیفیت بالا - چه صفحه سوراخ‌دار، چه سرریز بریده‌دار، یا از نوع اسپینی - برای حفظ تشکیل فیلم یکنواخت حتی در طول عملیات بار جزئی (تا 30 تا 40 درصد جریان طراحی) مهندسی شده‌اند.

فشار و دمای عملیاتی

برای محصولات حساس به حرارت مانند عصاره های گیاهی، اسیدهای آمینه یا آبگوشت های تخمیر، کار در خلاء (5-20 کیلو پاسکال مطلق) دمای جوش را به 40-60 درجه سانتیگراد کاهش می دهد. ، به طور موثر از تخریب حرارتی مواد فعال جلوگیری می کند. طراحی سیستم خلاء - اعم از پمپ حلقه آب، اجکتور بخار، یا پمپ خشک - باید برای بار گاز غیر قابل تراکم اندازه گیری شود، نه فقط بار بخار.

ضریب انتقال حرارت کلی (U-value)

برای یک لایه نازک در حال سقوط از یک مایع با ویسکوزیته کم بر روی سطح تمیز فولاد ضد زنگ، مقادیر U معمولاً از 2000 تا 4000 W/(m²·K) . این 2 تا 4 برابر بیشتر از طرح‌های گردش اجباری برای یک سیال است، به همین دلیل است که اواپراتورهای فیلم در حال سقوط می‌توانند نرخ تبخیر بالاتری را در واحد سطح انتقال حرارت نصب شده به دست آورند. همانطور که غلظت و ویسکوزیته به سمت انتهای مسیر تبخیر افزایش می یابد، مقادیر U کاهش می یابد - به همین دلیل است که اندازه مناسب باید محدوده غلظت کامل را در نظر بگیرد، نه فقط شرایط ورودی.

مواد ساخت و ساز

برای کاربردهای درجه دارویی و غذایی، فولاد ضد زنگ SUS316L به دلیل مقاومت در برابر خوردگی و مطابقت با الزامات GMP برای سطوح تماس با محصول استاندارد است. SUS304 برای اجزای ساختاری بدون تماس محصول قابل قبول است. در جایی که حلال‌های تهاجمی (اتانول، استون، اسیدهای آلی خاص) وجود دارند، توجه بیشتر به جوش‌ها، واشرها و سازگاری مواد آب‌بندی ضروری است.

صنایع و کاربردهای معمولی

اواپراتورهای فیلم در حال سقوط یک قطعه خاص از تجهیزات نیستند - آنها دقیقاً به دلیل ترکیبی از بهره وری انرژی، حفظ کیفیت محصول و انعطاف پذیری عملیاتی، واحد تمرکز استاندارد صنعت در چندین بخش هستند.

• استخراج گیاهی و گیاهی: غلیظ عصاره های آبی یا هیدروالکلی طب سنتی چینی، CBD، استویا، پلی فنول های چای و مواد مشابه. عملیات خلاء در دمای پایین برای حفظ محتوای زیست فعال الزامی است.
• تولید دارو: پیش تغلیظ محلول های API قبل از کریستالیزاسیون، خشک کردن اسپری یا لیوفیلیزاسیون. واحدهای درجه GMP باید با CIP (تمیز در محل)، با سطوح داخلی صاف و حداقل مناطق مرده سازگار باشند.
• فرآوری مواد غذایی و لبنیات: غلظت آب میوه، شیر، آب پنیر، شربت های گلوکز و مشروبات تخمیری. صنایع لبنی و آبمیوه یکی از بزرگترین کاربران تبخیرکننده فیلم در حال سقوط چند جلوه ای در سطح جهان هستند.
• غلظت آبگوشت تخمیر: غلظت اسیدهای آمینه، اسیدهای آلی، آنزیم ها و متابولیت های میکروبی پس از تخمیر قبل از مراحل جداسازی پایین دست.
• بازیافت شیمیایی و حلال: بازیابی حلال هایی مانند اتانول از فرآیندهای استخراج، که در آن حلال بازیافت شده دوباره به تولید بازیافت می شود و به طور قابل توجهی هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.
• تصفیه فاضلاب: کاهش حجم پساب های فرآیند قبل از دفع یا سیستم های تخلیه مایع صفر (ZLD).

چگونه اواپراتور فیلم سقوطی مناسب را برای فرآیند خود انتخاب کنید

انتخاب یک اواپراتور فیلم در حال سقوط مستلزم تطبیق طراحی تجهیزات با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاص جریان خوراک، غلظت هدف و حجم تولید شما است. واحدی که برای کاربرد آب میوه بهینه شده است لزوماً بدون تنظیمات طراحی روی عصاره گیاهی چسبناک به درستی عمل نمی کند. در اینجا مهمترین معیارهای انتخاب برای کار قبل از تعیین تجهیزات وجود دارد.

مرحله 1 - ویژگی های خوراک و محصول خود را تعریف کنید

باید بدانید: غلظت اولیه و نهایی (بریکس یا درصد جامدات)، ویسکوزیته خوراک در هر دو غلظت ورودی و خروجی، حد پایداری حرارتی ترکیبات فعال، و اینکه آیا مایع حاوی جامدات معلق است یا اجزای مستعد رسوب. این نقاط داده تقریباً هر تصمیم طراحی را هدایت می کنند.

مرحله 2 - ظرفیت تبخیر مورد نیاز را تعیین کنید

ظرفیت تبخیر بر حسب کیلوگرم در ساعت یا L/h آب (یا حلال) حذف شده بیان می شود. به عنوان مثال، اگر 10000 کیلوگرم در ساعت از محلول را با 5 درصد جامد تغذیه می کنید و می خواهید به 50 درصد جامد برسید، باید تبخیر کنید. 9000 کیلوگرم در ساعت آب . این رقم ظرفیت مستقیماً مساحت سطح گرمایش مورد نیاز و تعداد اثراتی که توجیه اقتصادی دارند را تعیین می کند.

مرحله 3 - تعداد تأثیرات را بر اساس اقتصاد انرژی انتخاب کنید

از هزینه بخار محلی و ساعات کار سالانه خود برای محاسبه صرفه جویی در انرژی ناشی از افزودن اثر دوم یا سوم استفاده کنید. به عنوان یک قانون سرانگشتی، هر اثر اضافی مصرف بخار را تقریباً 40-45٪ کاهش می دهد. نسبت به پیکربندی قبلی برای تأسیساتی که بیش از 6000 ساعت در سال کار می کنند، یک سیستم اثر سه گانه تقریباً همیشه در ظرفیت های تبخیر بالای 3000 لیتر در ساعت از نظر هزینه توجیه می شود.

مرحله 4 - الزامات CIP و GMP را ارزیابی کنید

اگر فرآیند شما دارویی یا غذایی است، مطمئن شوید که اواپراتور برای CIP کامل طراحی شده است: جوش های داخلی صاف (Ra ≤ 0.8 میکرومتر)، توپ های اسپری در مخزن جداکننده، ورق های لوله تخلیه گرانشی و مطابقت با استانداردهای مربوطه (CE، ASME، ISO 9001). الزامات صدور گواهینامه مخازن تحت فشار در کشورهای مختلف متفاوت است و باید در مراحل اولیه خرید تأیید شود.

مرحله 5 - سطح اتوماسیون را در نظر بگیرید

اواپراتورهای فیلم در حال سقوط مدرن می توانند در حالت کاملا اتوماتیک با کنترل PLC/SCADA، مدیریت جریان خوراک، فشار بخار، سطح خلاء و چگالی محصول در زمان واقعی کار کنند. عملکرد خودکار وابستگی اپراتور را کاهش می دهد و قوام دسته به دسته را بهبود می بخشد، که به ویژه در محیط های تولید داروسازی و مواد غذایی مهم است.

مشکلات رایج عملیاتی و نحوه پیشگیری از آنها

در عمل، اکثر مشکلات عملکرد اواپراتور فیلم در حال سقوط را می توان به تعداد کمی از علل ریشه ای ردیابی کرد. دانستن این موارد از قبل هم در انتخاب تجهیزات و هم در عملیات روزمره کمک می کند.

• توزیع و خشک شدن نابرابر فیلم: ناشی از جریان خوراک کمتر از حداقل میزان خیس شدن، مسدود شدن سوراخ های توزیع کننده، یا رسوب گیری ورق لوله. پیشگیری: جریان خوراک را بیش از 70 درصد حداقل طراحی حفظ کنید و چرخه های CIP منظم را قبل از ایجاد رسوب قابل مشاهده برنامه ریزی کنید.
• کف کردن: برخی از محلول های حاوی پروتئین یا حاوی سورفکتانت با فشار کاهش یافته کف می کنند. دوز ضد کف یا فوم شکن در مخزن جداکننده اقدام متقابل استاندارد است.
• جرم گیری و رسوب گیری: نمک‌های کلسیم، پروتئین‌ها و مایعات غنی از پکتین روی سطوح لوله رسوب می‌کنند و در موارد شدید در عرض چند ساعت مقدار U را کاهش می‌دهند. محلول‌ها شامل CIP معمولی اسید/ سوزاننده، کارکرد در دمای دیواره پایین‌تر، یا استفاده از سطوح لوله برقی برای کاهش چسبندگی است.
• انتقال بخار به محصول: نشان دهنده کوچک شدن جداکننده یا سرعت بخار بیش از حد است. یک جداکننده مماسی که به درستی طراحی شده باشد، راندمان جداسازی قطرات را در بار بخار طراحی بالای 99 درصد حفظ می کند.
• از دست دادن خلاء: تجمع گاز غیرقابل تراکم، رسوب کندانسور یا سایش پمپ خلاء شایع ترین علل هستند. یک برنامه نگهداری پیشگیرانه برنامه ریزی شده در سیستم خلاء مستقیماً از توقف های برنامه ریزی نشده تولید جلوگیری می کند.

محصولات اواپراتور فیلم در حال سقوط و قابلیت‌های ساخت ما

در شرکت تجهیزات هوشمند Zhejiang Shuangzi، ما از سال 2007 در حال طراحی و ساخت تجهیزات غلظت تبخیر هستیم. اواپراتورهای فیلم سقوطی ما برای کاربردهای دارویی، گیاه شناسی، تخمیر زیستی، مواد غذایی و شیمیایی مهندسی شده اند و برای مدیریت کیفیت ISOCE00 و ISOCE00 تولید می شوند. اجزاء

ما اواپراتورهای فیلم سقوطی تک جلوه، دو جلوه و سه اثر را در هر دو پیکربندی استاندارد و کاملاً سفارشی، از جمله مواد تماس با محصول SUS304 و SUS316L، سیستم‌های کنترل تمام اتوماتیک PLC و طرح‌های آماده ادغام برای خطوط استخراج کلید در دست، عرضه می‌کنیم. تجهیزات ما در پروژه هایی در سراسر ایالات متحده، کانادا، روسیه، قزاقستان، هند، تایلند، مالزی و بیش از ده ها کشور دیگر نصب شده است.

اگر تجهیزات تبخیر را برای فرآیند خود ارزیابی می کنید، از شما دعوت می کنیم از ما دیدن کنید صفحه محصول دستگاه غلظت تبخیر برای بررسی محدوده تجهیزات فعلی ما، یا مستقیماً با تیم مهندسی ما تماس بگیرید تا در مورد نیازهای فرآیند خاص خود صحبت کنید.