2.3.5　分離器的設計

(1)分離器的結構形式

分離器在降膜式蒸發器中是完成料液與二次蒸汽分離的裝置。降膜式蒸發器的分離器主要結構型式如圖2?17所示(按分離器底封頭的型式分)。

圖2?17　分離器主要結構型式

(2)分離器的設計計算

① 分離器直徑計算

式中　W——二次蒸汽量(水分蒸發量),kg/h;

V₀——蒸汽比體積,m3/kg;

ω₀——自由截面的二次蒸汽流速,m/s;ω₀=。

② 分離器有效高度計算

式中　V_s——允許的蒸發體積強度,V_s=1.1~1.5m3/(m3·s)。

【例2?7】　有一單效降膜式蒸發器,蒸發量為700kg/h,二次蒸汽溫度(分離器蒸發溫度)65℃,試求降膜式蒸發器分離器的直徑及有效高度。

查附表12,65℃時的飽和蒸汽比體積V₀=6.201m3/kg,ω₀===2.978(m/s),則分離器直徑為

取V_s=1.3m3/(m3·s),則分離器有效高度為

應用最為普遍的是內凸封頭分離器,具體結構如圖2?18所示。二次蒸汽均以切線方式進入分離器,切點位置不低于圖2?18所示正前方位置。分離器主要由器體、捕沫器、檢修孔、視鏡、燈孔、料液進出口、二次蒸汽出口、壓力傳感或壓力表座及溫度傳感或溫度表座等組成。蒸發后料液及二次蒸汽從蒸發器的下器體排出并進入分離器。分離器的進口橫截面一般為矩形,按矩形長邊為短邊2倍選取。方接口底面至器底部一般為300mm(內凸封頭分離器器底)左右,二次蒸汽在方接口(根據分離器及下器體結構不同,二次蒸汽、料液出口也可采用圓形結構,這種結構一般多見于大型蒸發器)中的流速按18m/s計算應用效果已經很好。分離器二次蒸汽排出速度按36m/s選取比較適宜。排出管一般要伸入封頭內一段(起到旋流的作用),這樣做的目的是防止料液沿著器壁被二次蒸汽帶走。

圖2?18　內凸封頭分離器

1-出氣口;2-器體;3-捕沫器;4-方接口;5-出料口

有些料液在蒸發過程中會產生大量霧沫,這些霧沫很容易被二次蒸汽夾帶進入次效殼程或冷凝器的殼程中,尤其料液中含有易揮發性的低沸點物質,即便有捕沫器,作用也甚微。

捕沫器為圓盤帽式結構,因此也稱捕沫帽。捕沫器位于分離器中央,料液進口的上方。捕沫器的直徑按分離器直徑的0.25倍設計比較合適。捕沫器上鉆有小孔。捕沫器的主要作用是撲滅泡沫,防止二次蒸汽夾帶料液。