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Riscaldamento esterno, evaporatore sottovuoto a singolo effetto
descrizione
Un evaporatore a singolo effetto si riferisce generalmente a un singolo evaporatore che non utilizza più il vapore secondario generato durante l'evaporazione della soluzione. Nella produzione su larga scala, l'evaporazione di grandi quantità di acqua richiede il consumo di una grande quantità di vapore primario. Per ridurre il consumo di vapore primario, il vapore secondario generato durante la produzione viene immesso nel secondo evaporatore per il riscaldamento. Il vapore secondario generato dal secondo evaporatore può a sua volta essere immesso nel terzo evaporatore per il riscaldamento, e ciascun evaporatore viene chiamato evaporatore primario, e così via. In questo modo, diversi evaporatori sono collegati in serie per formare un evaporatore a effetti multipli.
Ingegneria
1. Preriscaldatore e riscaldatore
Nella maggior parte dei casi, il prodotto da evaporare deve essere preriscaldato fino al punto di ebollizione prima di entrare nella camera di riscaldamento. Solitamente, per questo scopo si utilizzano preriscaldatori a tubi diritti o scambiatori di calore a piastre.
2. Evaporatore
La scelta del tipo di evaporatore più adatto dipende dalla specifica applicazione e dalla natura del prodotto.
3. Separatori
Ogni evaporatore è dotato di un separatore per la separazione del vapore dal liquido. La scelta del tipo di separatore dipende dall'applicazione specifica, ad esempio si può optare per separatori centrifughi, a gravità o con componenti interni. In fase di progettazione, è fondamentale considerare fattori quali l'efficienza di separazione, la caduta di pressione e la frequenza di pulizia.
4. Condensatore
In alcuni casi, il calore del vapore generato durante il processo di evaporazione viene utilizzato per riscaldare evaporatori a più stadi e preriscaldatori a valle, oppure per comprimere il vapore come fluido termovettore. Tuttavia, il vapore residuo proveniente dall'ultimo stadio dell'evaporatore non può essere utilizzato in questo modo e deve essere condensato. Gli evaporatori possono essere dotati di condensatori a superficie, condensatori a contatto o condensatori raffreddati ad aria.
5. Sistema di degassamento/vuoto
Utilizzare una pompa a vuoto per mantenere il vuoto nel dispositivo di evaporazione. Queste pompe aspirano l'aria fuoriuscita e i gas non condensabili, nonché i gas disciolti introdotti durante l'alimentazione del liquido. A tale scopo, a seconda delle dimensioni e della modalità di funzionamento del dispositivo di evaporazione, è possibile utilizzare pompe a getto e pompe ad anello liquido.
6. Pompa
A causa della complessità delle condizioni di progettazione e delle applicazioni, la scelta della pompa deve essere ponderata. I criteri di selezione includono le caratteristiche del prodotto, la pressione di aspirazione, la portata e il rapporto di compressione nel dispositivo di evaporazione. Per i prodotti a bassa viscosità si utilizzano principalmente pompe centrifughe; i prodotti ad alta viscosità richiedono l'uso di pompe volumetriche. Alcuni prodotti contenenti solidi o cristalli possono utilizzare altri tipi di pompe, come le pompe a elica. Il tipo, le dimensioni, la velocità, la tenuta meccanica e il materiale della pompa devono essere determinati in base agli scenari applicativi specifici e alle relative condizioni di utilizzo.
7. Sistema di pulizia
A seconda del prodotto, le apparecchiature possono presentare incrostazioni dopo un certo periodo di funzionamento. Nella maggior parte dei casi, la pulizia chimica è in grado di rimuovere incrostazioni e altri residui. A tale scopo, l'evaporatore deve essere dotato di alcuni componenti necessari, come serbatoi per il detergente, pompe aggiuntive e valvole di linea. Questi dispositivi garantiscono la possibilità di pulire l'apparecchiatura senza smontarla, un processo comunemente noto come "pulizia in situ" (CIP). La scelta del metodo di pulizia deve basarsi sul tipo di incrostazione. Il detergente penetra nello strato di incrostazione, lo dissolve o lo decompone, pulendo a fondo la superficie dell'evaporatore e, se necessario, disinfettandola.
8. Lavasciuga a vapore
Se il dispositivo non viene riscaldato da vapore vivo, ma da vapore di scarto come quello di un essiccatore, per evitare la contaminazione e la formazione di incrostazioni nella camera di riscaldamento del dispositivo di evaporazione da parte di questi vapori, è necessario pulirla accuratamente prima dell'ingresso.
9. Sistema di purificazione della condensa
Sebbene la separazione delle piccole goccioline sia già ottimale, la qualità del condensato potrebbe non raggiungere ancora la purezza richiesta, soprattutto se il prodotto contiene componenti volatili. A seconda delle diverse applicazioni, il condensato può essere ulteriormente purificato mediante torri di distillazione o sistemi di filtrazione a membrana.
10. Materiali
I materiali necessari per la fabbricazione dei dispositivi di evaporazione vengono determinati in base alle esigenze dei diversi prodotti. Nella maggior parte dei casi si utilizza acciaio inossidabile. In presenza di requisiti particolari, si possono utilizzare anche leghe di Hastelloy, titanio, nichel, rame, grafite, gomma rivestita in acciaio, materiali sintetici, ecc.