Um evaporador de filme-fino é um tipo de evaporador caracterizado pelo material líquido fluindo ao longo da parede do tubo de aquecimento em forma de filme-para transferência de calor e evaporação. Suas vantagens incluem alta eficiência de transferência de calor, rápida taxa de evaporação e curto tempo de residência do material, tornando-o particularmente adequado para a evaporação de substâncias-sensíveis ao calor. Pode ser dividido em evaporadores de filme ascendente e evaporadores de filme descendente.
(1) Evaporador de Filme Ascendente
O evaporador de filme ascendente é construído pelo líquido que entra nos tubos de aquecimento para aquecimento de acordo com o princípio de uma bomba de sifão. Depois de fluir para o separador, o líquido e o vapor são separados, e o líquido flui de volta para o evaporador através do tubo de circulação, formando uma circulação-de circuito fechado, também conhecida como evaporador de circulação externa.
1.1 Evaporador de filme ascendente: O líquido da matéria-prima entra pela parte inferior do evaporador e é conduzido para cima ao longo dos tubos pelo vapor secundário. Evaporador de filme descendente: O líquido da matéria-prima entra pela parte superior do evaporador e flui para baixo ao longo da parede do tubo sob a gravidade.
1.2 O "filme" no filme ascendente e descendente refere-se ao fluxo ideal-como filme do líquido da matéria-prima ao longo da parede do tubo de aquecimento durante a operação do evaporador, onde a transferência de calor é mais eficiente. 1.3 Escopo de aplicação: Adequado para evaporação de substâncias com grandes taxas de evaporação, sensibilidade ao calor, propriedades viscosas e propriedades de formação de espuma, mas não adequado para soluções com alta viscosidade, precipitação de cristais ou fácil incrustação.
(2) Evaporador de Filme Descendente
2.1 A evaporação do filme descendente envolve a adição do líquido de alimentação da caixa do tubo superior da câmara de aquecimento do evaporador do filme descendente. Através da distribuição de líquido e do dispositivo{2}}formador de filme, ele é distribuído uniformemente em cada tubo de troca de calor. Sob a influência da gravidade, indução de vácuo e fluxo de ar, forma uma película uniforme que flui de cima para baixo. Durante o fluxo, o líquido é aquecido e vaporizado pelo meio de aquecimento do lado-da carcaça. O vapor gerado e a fase líquida entram juntos na câmara de separação do evaporador. Após a separação completa, o vapor entra no condensador para condensação (operação de efeito único) ou entra no evaporador de efeito seguinte como meio de aquecimento, conseguindo assim uma operação de efeito múltiplo. A fase líquida é descarregada da câmara de separação e as águas residuais são evaporadas e concentradas.
2.2 Escopo de aplicação: Amplamente utilizado na evaporação e concentração de água ou soluções de solventes orgânicos nas indústrias farmacêutica, alimentícia, química e leve. Este equipamento opera continuamente sob condições de vácuo e baixa-temperatura, apresentando alta capacidade de evaporação, economia de energia e redução de consumo, baixos custos operacionais e garantindo que o material permaneça inalterado durante a evaporação.
2.3 Fluxo do processo: O fluxo do processo tem quatro formas: co-corrente (fluxo paralelo), contra-corrente, fluxo misto (fluxo-cruzado) e fluxo paralelo.
Co-corrente: a solução e o vapor fluem na mesma direção, sequencialmente do primeiro ao último efeito. Quando a solução entra no próximo efeito do efeito anterior, um pouco de água irá piscar e uma quantidade maior de vapor secundário será gerada. Como a concentração no último efeito é maior que a do efeito anterior e a temperatura operacional é mais baixa, o coeficiente de transferência de calor do primeiro efeito é frequentemente muito maior que o do último efeito. Geralmente adequado para processar materiais-sensíveis ao calor em altas concentrações.
Contra-corrente: a matéria-prima é bombeada sequencialmente do último efeito para os efeitos anteriores, e o líquido final é descarregado do primeiro efeito. O líquido e o vapor fluem em direções opostas. Geralmente adequado para soluções de processamento cuja viscosidade varia muito com a temperatura e concentração, mas não adequado para materiais-sensíveis ao calor. A alta-concentração de água salgada da nossa empresa com descarga zero utiliza um processo de-efeito triplo-contracorrente.
Fluxo-misto: combina as vantagens dos processos co-correntes e contra{2}}correntes, evitando suas desvantagens, mas é complexo de operar e requer um alto grau de automação.
Fluxo-horizontal: cada efeito recebe alimentação e produz líquido finalizado, e cristais precipitam em cada efeito. Os cristais podem ser separados rapidamente e isso geralmente é usado para a evaporação de soluções saturadas.
2.4 Princípio do filme descendente: O material a ser evaporado entra pela parte superior do evaporador de filme descendente através de uma bomba de alimentação, fluindo através dos tubos de evaporação (lado do tubo). O material é distribuído em forma de filme dentro dos tubos de troca de calor por um distribuidor de filme. À medida que o material flui pela cavidade do tubo por gravidade, ele é aquecido pelo vapor externo aos tubos, atingindo a temperatura de evaporação e evaporando. O material, juntamente com o vapor secundário, flui pelos tubos como uma película fina. O vapor secundário é comprimido por um compressor de vapor e enviado para o lado da carcaça da câmara de aquecimento do filme descendente como vapor de aquecimento. O lado da carcaça da câmara de aquecimento do filme descendente possui placas para guiar o vapor secundário, condensá-lo e descarregar gases não-condensáveis. Durante o processo, a energia térmica do próprio evaporador é transferida da parte externa dos tubos para o material que evapora no interior. Após a troca de calor, o vapor secundário condensa em água e é descarregado do evaporador de filme descendente.
2.5 Características dos Sistemas de Evaporação de Filme Descendente:
2.5.1 Em um evaporador de filme descendente, o líquido de alimentação é adicionado pela parte superior do evaporador e cai ao longo da parede do tubo em forma de filme sob a ação da gravidade. Durante esse processo, ele evapora e se concentra, resultando em um líquido concentrado no fundo. Os evaporadores de filme descendente podem evaporar materiais com altas concentrações e alta viscosidade.
2.5.2 Como a solução flui em forma de filme em um evaporador de{1}passagem única, o coeficiente de transferência de calor é alto.
2.5.3 O curto tempo de residência reduz o risco de deterioração do material, tornando-o adequado para o processamento de materiais-sensíveis ao calor.
2.5.4 A baixa retenção de líquido permite que o evaporador de filme descendente opere rapidamente de acordo com mudanças no fornecimento de energia, nível de vácuo, taxa de alimentação e concentração.
2.5.5 Como o fluido do processo flui apenas sob a gravidade, em vez de ser impulsionado por uma diferença de temperatura, a evaporação com baixa-diferença de temperatura pode ser usada.
2.5.6 Os evaporadores de filme descendente são adequados para a evaporação e concentração de materiais espumantes. À medida que o líquido evapora em forma de filme-dentro do tubo de aquecimento, a separação do vapor-do líquido é alcançada. Ao mesmo tempo, na parte inferior do evaporador, a maior parte do líquido é retirada e apenas uma pequena porção do líquido e todo o vapor secundário entram no separador para melhorar a separação. O líquido não gera muito impacto durante todo o processo, evitando assim a formação de espuma.