Évaporateurs de laboratoire
(1)1L/2L---Levage manuel avec base ironique/Levage manuel avec base SS/Levage électrique
(2)3L/5L/10L/20L/30L/50L --- Levage manuel/Levage électrique
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Description
Paramètres techniques
Évaporateurs de laboratoireest le processus physique de transformation d’un liquide en gaz. D'une manière générale, un évaporateur est un objet qui convertit des substances liquides en gaz. Il existe un grand nombre d’évaporateurs dans l’industrie, parmi lesquels l’évaporateur utilisé dans les systèmes de réfrigération en fait partie. L'évaporateur est un élément important parmi les quatre principaux éléments de réfrigération. Le liquide condensé à basse température traverse l'évaporateur, échange de la chaleur avec l'air extérieur, se vaporise et absorbe la chaleur, obtenant ainsi l'effet de refroidissement. L'évaporateur est principalement composé de deux parties : la chambre de chauffage et la chambre d'évaporation. La chambre de chauffage fournit la chaleur nécessaire à l'évaporation du liquide, favorisant ainsi l'ébullition et la vaporisation du liquide ; La chambre d'évaporation sépare complètement la phase gazeuse-liquide. La vapeur générée dans la chambre de chauffage contient une grande quantité de mousse liquide, qui peut être séparée de la vapeur par auto-agrégation ou par l'action d'un dévésiculeur dans une chambre d'évaporation plus grande. Habituellement, le dévésiculeur est situé en haut de la chambre d’évaporation.
L'évaporateur rotatif est principalement utilisé dans la recherche scientifique et la production de produits pharmaceutiques, chimiques, biologiques et autres industries. Ses fonctions comprennent l'évaporation, la concentration, la cristallisation, le séchage, la séparation et la récupération des solvants.
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Présentation du produit
Évaporateurs de laboratoiresont classés en trois types en fonction de la pression de fonctionnement : pression atmosphérique, pressurisation et dépressurisation.
L'évaporateur atmosphérique fonctionne à une pression proche de la pression atmosphérique, ce qui signifie que sa pression interne est légèrement supérieure ou proche de la pression atmosphérique externe.
En raison de la pression de fonctionnement élevée, l'efficacité thermique de cet évaporateur est relativement faible car le point d'ébullition de l'eau est élevé, nécessitant plus d'énergie pour atteindre la température requise pour l'évaporation.
Les évaporateurs atmosphériques sont généralement utilisés dans des situations où le taux d'évaporation n'est pas élevé et où les coûts d'équipement et de maintenance doivent être minimisés autant que possible.
L'évaporateur sous pression fonctionne à des pressions supérieures à la pression atmosphérique.
L'augmentation de la pression de fonctionnement peut augmenter en conséquence le point d'ébullition de l'eau, ce qui signifie que l'évaporateur peut fonctionner à des températures plus élevées, améliorant potentiellement le taux d'évaporation et l'efficacité thermique.
Les évaporateurs sous pression sont couramment utilisés dans les situations où des matériaux volatils, sensibles à la chaleur ou corrosifs doivent être traités, car ces matériaux peuvent être plus stables ou plus faciles à manipuler à des températures plus élevées.
Cependant, les évaporateurs sous pression doivent également résister à des pressions et des températures plus élevées, de sorte que leurs coûts de conception et de fabrication sont généralement plus élevés.
Un évaporateur réducteur de pression (ou sous vide) fonctionne à une pression inférieure à la pression atmosphérique, réduisant le point d'ébullition de l'eau en abaissant la pression interne, réalisant ainsi une évaporation à des températures plus basses.
Cet évaporateur présente des avantages significatifs en matière d'efficacité thermique car un point d'ébullition plus bas signifie moins de consommation d'énergie.
Les évaporateurs sous vide sont largement utilisés dans les situations où des économies d'énergie, la prévention de la décomposition thermique des matériaux ou la manipulation de matériaux à haute viscosité et facilement entartrants sont nécessaires.
Cependant, en raison de la nécessité de maintenir un environnement sous vide, la complexité d’étanchéité et d’équipement de l’évaporateur réducteur de pression est relativement élevée.
Selon le mouvement de la solution dans l'évaporateur, on obtient :
1.
Type circulaire. La solution bouillante traverse la surface chauffante plusieurs fois dans la chambre de chauffage, comme le type à tube de circulation central, le type à panier suspendu, le type à chauffage externe, le type Levin et le type à circulation forcée.
2.
Type à sens unique. La solution bouillante traverse la surface chauffante de la chambre chauffante sans circuler et la solution concentrée est déchargée immédiatement, comme le film montant, le film descendant, le film d'agitation et le film centrifuge.
3.
Type de contact direct. Le fluide caloporteur et la solution entrent directement en contact pour le transfert de chaleur, tel qu'un évaporateur à combustion par immersion.
Pendant le fonctionnement du dispositif d'évaporation, une grande quantité de vapeur de chauffage est consommée. Pour économiser la vapeur de chauffage, des dispositifs d'évaporation multi-effets et des évaporateurs à recompression de vapeur peuvent être utilisés. Les évaporateurs sont largement utilisés dans les secteurs de la chimie, de l’industrie légère et dans d’autres secteurs.
Caractéristiques du produit
1. Classé par méthode d'évaporation :
Évaporation naturelle : fait référence àévaporateurs de laboratoired'une solution à une température inférieure à son point d'ébullition, comme le sel siccatif de l'eau de mer. Dans ce cas, le solvant se vaporise uniquement à la surface de la solution, ce qui entraîne un faible taux de vaporisation du solvant.
Évaporation bouillante : Chauffer la solution jusqu'au point d'ébullition et l'évaporer à ébullition. L'opération d'évaporation dans l'industrie est essentiellement de ce type.
2. Divisé par méthode de chauffage :
Le chauffage direct par source de chaleur est le processus d'évaporation consistant à mélanger le carburant avec l'air, provoquant la pulvérisation directe de la flamme et de la fumée à haute température générées par sa combustion dans la solution évaporée à travers une buse pour chauffer la solution et vaporiser le solvant.
La source de chaleur indirecte chauffe les parois entre les conteneurs et la transfère à la solution évaporée. Processus de transfert de chaleur qui se produit dans un échangeur de chaleur mural.
3. Divisé par la pression de fonctionnement :
Il peut être divisé en opérations d’évaporation à pression atmosphérique, sous pression et dépressurisée (sous vide). Bien entendu, pour les matériaux thermosensibles tels que les solutions antibiotiques, les jus de fruits, etc., ils doivent être traités sous pression réduite. Et les matériaux à haute viscosité doivent être chauffés par une source de chaleur sous pression à haute température (telle que de l'huile thermique, du sel fondu, etc.) pour l'évaporation.
4. Note basée sur l'efficacité :
Il peut être divisé en évaporation à effet unique et en évaporation à effets multiples. Si la vapeur secondaire générée par l’évaporation est directement condensée et n’est plus utilisée, on parle d’évaporation à simple effet. Si de la vapeur secondaire est utilisée comme vapeur de chauffage suivante et que plusieurs évaporateurs sont connectés en série, ce processus d'évaporation est appelé évaporation multi-effets.
Caractéristiques du produit
1.
Une vasque circulaire métallique d'un diamètre intérieur de 200mm et d'une hauteur d'environ 100mm pour l'évaporateur.
2.
L'évaporateur est une structure circulaire métallique avec des parois intérieures lisses et il ne doit y avoir aucune bavure ni rayure sur les bords de l'évaporateur.
3.
Toutes les pièces en contact avec l'eau doivent être lisses et les soudures au niveau de leurs pièces d'accouplement ou de connexion doivent être serrées, fermes et exemptes de fuites d'eau.
4.
L'assemblage de tous les composants et pièces de l'évaporateur doit être correct, sans aucun jeu, déformation ou autre défaut pouvant affecter son utilisation.
5.
La couche protectrice appliquée sur chaque composant de l'évaporateur doit être ferme, uniforme et lisse, sans défauts tels que le délaminage ou la rouille.
6.
L'évaporateur et le cadre d'installation doivent être faciles à installer et capables d'empêcher l'évaporateur de se détacher en raison de la force du vent lors d'une utilisation normale.
7.
Accessoires : une tasse à mesurer graduée, un réservoir d'eau, un cadre d'installation et un couvercle en treillis métallique.
Type de transfert de chaleur entre murs
Le transfert de chaleur de cloison couramment utiliséévaporateurs de laboratoirepeut être grossièrement divisé en deux catégories en fonction de la résidence de la solution dans l'évaporateur : type de circulation et type à sens unique.
Évaporateur à circulation
Ce type d'évaporateur permet à la solution de circuler dans l'évaporateur. En raison de différentes causes de circulation, elle peut être divisée en deux catégories : circulation naturelle et circulation forcée.
1. Évaporateur à tube de circulation central, également connu sous le nom d'évaporateur standard. Sa chambre de chauffage est composée de faisceaux de tubes verticaux, avec un tube de circulation central de grand diamètre au milieu, et les autres tubes de chauffage de plus petit diamètre sont appelés tubes d'ébullition. En raison de la plus grande taille du tube de circulation central, la surface de transfert de chaleur occupée par une unité de volume de solution est plus petite que celle occupée par une unité de volume de solution dans le tube d'ébullition. Cela signifie que le degré de chauffage de la solution dans le tube de circulation central et dans les autres tubes de chauffage est différent, ce qui entraîne une densité du mélange vapeur-liquide plus faible dans le tube d'ébullition que dans le tube de circulation central. De plus, l'effet d'aspiration vers le haut de la vapeur montante amènera la solution dans l'évaporateur à former un flux de circulation depuis le tube de circulation central descendant jusqu'au tube d'ébullition ascendant. Ce type de cycle est principalement causé par la différence de densité de la solution, c'est pourquoi on l'appelle cycle naturel. Cet effet est bénéfique pour améliorer l’efficacité du transfert de chaleur à l’intérieur de l’évaporateur.
Afin d'assurer une bonne circulation de la solution, la-section transversale du tube de circulation central est généralement de 40-100 % de la section transversale totale des autres tubes chauffants ; La hauteur du tube chauffant est généralement de 1 à 2 m ; Le diamètre du tube chauffant est compris entre 25 et 75 mm. Ce type d'évaporateur est largement utilisé en raison de sa structure compacte, de sa fabrication facile, de son bon transfert de chaleur et de son fonctionnement fiable. Cependant, en raison de limitations structurelles, la vitesse du cyclisme n'est pas élevée. En faisant circuler continuellement la solution dans la chambre de chauffage, sa concentration se rapproche toujours de celle de la solution complète, ce qui entraîne un point d'ébullition élevé de la solution et une diminution de la différence de température effective. Il s’agit d’un inconvénient courant des évaporateurs à circulation. De plus, le nettoyage et l’entretien de l’équipement ne sont pas assez pratiques, il est donc difficile pour cet évaporateur de répondre pleinement aux exigences de production.
2. Afin de surmonter les inconvénients d'une cristallisation facile, du tartre et du nettoyage difficile du liquide qui s'évapore dans l'évaporateur à circulation, une amélioration plus raisonnable a été apportée à la structure de l'évaporateur standard, qui est l'évaporateur à panier suspendu. La chambre de chauffe 4 se présente comme un panier, suspendu à la partie inférieure de la coque de l'évaporateur, et remplacé par un tube de circulation central avec un canal annulaire entre la paroi externe de la chambre de chauffe et la paroi interne de l'évaporateur. La solution monte le long du centre du tube chauffant puis s'écoule vers le bas le long de l'espace annulaire entre la paroi externe de la chambre chauffante à panier suspendu et la paroi interne de l'évaporateur pour former un cycle. Étant donné que la surface de l'espace annulaire représente environ 100 à 150 % de la surface totale de la section transversale du tube chauffant, la vitesse de circulation de la solution est supérieure à celle d'un évaporateur standard, atteignant jusqu'à 1,5 m/s. De plus, la chambre de chauffage de cet évaporateur peut être retirée par le haut pour entretien ou remplacement, et la perte de chaleur est également relativement faible. Son principal inconvénient est sa structure complexe et sa consommation élevée de métal par unité de surface de transfert de chaleur.
3. L'évaporateur à circulation naturelle mentionné ci-dessus a une vitesse de circulation qui n'est pas assez élevée, généralement inférieure à 1,5 m/s. Rendre l'évaporateur plus adapté à l'évaporation de solutions à haute viscosité, à cristallisation facile ou à tartre important, et augmenter la vitesse de circulation de la solution pour prolonger le cycle de fonctionnement et réduire le nombre de temps de nettoyage.
Sa particularité structurelle est l'ajout d'une chambre d'ébullition au-dessus de la chambre de chauffage. La solution dans la chambre de chauffage ne bout pas dans le tube chauffant en raison de la pression statique ajoutée par la colonne de liquide dans la chambre d'ébullition. Il ne peut commencer à bouillir que lorsqu'il monte dans la chambre d'ébullition et que la pression diminue. Par conséquent, l'ébullition et la vaporisation de la solution se déplacent de la chambre de chauffage à la chambre d'ébullition sans surface de transfert de chaleur, évitant ainsi la formation de cristaux ou de saletés dans le tube chauffant. De plus, la section transversale du tube de circulation de cet évaporateur est environ 2 - 3 fois la section transversale totale du tube chauffant, et la vitesse de circulation de la solution peut atteindre 2,5 à 3 m/s ou plus, de sorte que le coefficient de transfert de chaleur global est également relativement élevé. Le principal inconvénient de cet évaporateur est la perte importante de différence de température causée par l'effet de pression statique de la colonne de liquide (voir 6.3.1 pour plus de détails). Afin de maintenir une certaine différence de température efficace, une pression élevée est nécessaire pour chauffer la vapeur. De plus, les équipements sont volumineux, consomment beaucoup de matériaux et nécessitent de grandes usines. En plus de l'évaporateur à circulation naturelle mentionné ci-dessus, un évaporateur à circulation forcée est également utilisé lors de l'évaporation de matériaux à haute viscosité, à cristallisation facile et à tartre. Dans cet évaporateur, la circulation de la solution repose principalement sur une énergie externe, qui est forcée de s'écouler dans une certaine direction par une pompe pour générer la circulation. La taille de la vitesse de circulation peut être contrôlée en ajustant le débit de la pompe, généralement supérieur à 2,5 m/s. Le coefficient de transfert de chaleur de l'évaporateur à circulation forcée est également supérieur à celui de la circulation naturelle générale. Mais son inconvénient évident est une consommation d'énergie élevée, nécessitant environ 0,4 à 0,8 kW par mètre carré de surface de chauffage.
Évaporateur unidirectionnel-
La principale caractéristique de ce type deÉvaporateurs de laboratoireest que la solution ne traverse la chambre de chauffage qu'une seule fois dans l'évaporateur et est évacuée sous forme de liquide concentré sans circulation. Lorsque la solution traverse la chambre de chauffage, elle s'écoule sous forme de film sur la paroi du tube, c'est pourquoi on l'appelle communément évaporateur à film liquide. Selon les différentes directions d'écoulement des matériaux dans l'évaporateur, les évaporateurs à passage unique sont divisés dans les types suivants.
1. La chambre de chauffage d’un évaporateur à film ascendant est composée de nombreux tubes longs verticaux. Le diamètre du tube chauffant couramment utilisé est de 25 à 50 mm et le rapport entre la longueur du tube et le diamètre du tube est d'environ 100 à 150. Après préchauffage, le liquide est introduit par le bas de l'évaporateur et chauffé dans le tube chauffant, bouillant et se vaporisant rapidement. La vapeur générée monte à grande vitesse dans le tube chauffant. La vitesse de sortie de vapeur appropriée pour un fonctionnement à pression normale est de 20 à 50 m/s, et pour un fonctionnement à pression réduite, la vitesse de vapeur peut atteindre 100 à 160 m/s ou même plus. La solution est entraînée par la vapeur montante, s'élevant en un film le long de la paroi du tuyau et continuant à s'évaporer. Le mélange de vapeur et de liquide est séparé dans le séparateur 2, et le liquide complet est évacué par le bas du séparateur, tandis que la vapeur secondaire est évacuée par le haut. Il convient de noter que si la quantité d'eau évaporée du liquide n'est pas importante, il sera difficile d'atteindre la vitesse de vapeur requise, c'est-à-dire que l'évaporateur à film ascendant ne convient pas à l'évaporation de solutions concentrées ; Il ne convient pas non plus aux matériaux à haute viscosité, à cristallisation ou à tartre faciles.
2. La différence entre l'évaporateur à film descendant et l'évaporateur à film ascendant est que le liquide d'alimentation est ajouté par le haut de l'évaporateur et, sous l'action de la gravité, il forme un film semblable à une descente le long de la paroi du tuyau, et s'évapore et s'épaissit au cours de ce processus, obtenant un liquide concentré à son fond. En raison du mécanisme de formation de film différent de celui de l'évaporateur à film montant, l'évaporateur à film descendant peut évaporer des matériaux avec une concentration, une viscosité (par exemple de l'ordre de 0,05 à 0,45 Ns/m2) et une sensibilité thermique plus élevées. Cependant, en raison de la répartition inégale du film liquide à l’intérieur du tube et du coefficient de transfert thermique plus faible par rapport à l’évaporateur à film ascendant, il n’est toujours pas adapté aux matériaux sujets à la cristallisation ou au tartre.
Grâce à l'écoulement en forme de film de la solution dans l'évaporateur unidirectionnel-, le coefficient de transfert de chaleur par convection est considérablement amélioré, permettant à la solution d'atteindre la concentration requise en un seul passage à travers la chambre de chauffage sans autre circulation. Il présente donc de plus grands avantages que l’évaporateur à circulation. Les avantages de ne pas faire circuler la solution comprennent : (1) le temps de séjour de la solution dans l'évaporateur est très court, ce qui la rend particulièrement adaptée à l'évaporation de matériaux thermosensibles ; (2) La concentration de la solution entière n'est pas toujours proche de la concentration du liquide fini comme dans le type à circulation, donc la différence de température effective de cet évaporateur est relativement grande. Son principal inconvénient est qu'il est assez sensible aux fluctuations de la charge d'alimentation et que lorsque la conception ou le fonctionnement ne sont pas adaptés, il n'est pas facile de former un film. À ce stade, le coefficient de transfert de chaleur par convection diminuera considérablement.
3. L'évaporateur à racleurs est doté d'une chemise de vapeur chauffante à l'intérieur de la coque de l'évaporateur, qui est équipée de pales ou de grattoirs rotatifs. Il existe deux types de grattoirs : le type fixe et le type à rotor. L'écart entre le premier et la paroi interne de la coque est de 0,5-1,5 mm, tandis que l'écart entre la seconde et la paroi varie en fonction du nombre de tours du rotor. Le liquide est ajouté dans la direction tangente depuis la partie supérieure de l'évaporateur (également ajouté au plateau de matériau coaxial au racleur). En raison de la gravité, de la force centrifuge et de l'action du grattoir rotatif, la solution forme un film de rotation vers le bas sur la paroi interne de l'appareil, et s'évapore et se concentre au cours de ce processus, complétant ainsi l'évacuation du liquide au fond. Ce type d'évaporateur est un évaporateur unidirectionnel qui utilise une énergie externe pour former un film. Son avantage exceptionnel est sa forte adaptabilité aux matériaux et son temps de séjour court, généralement de quelques secondes ou dizaines de secondes, ce qui le rend adapté aux viscosités élevées (telles que l'extrait de tanin, le miel, etc.) et aux matériaux sujets à la cristallisation, au tartre et à la sensibilité thermique. Mais sa structure est complexe et consomme beaucoup d’énergie, nécessitant environ 1,5 à 3 kW par mètre carré de surface de transfert de chaleur. De plus, sa capacité de traitement est très faible et les exigences de fabrication et d’installation sont élevées.
Évaporateur avec transfert de chaleur par contact direct
En production réelle,Évaporateurs de laboratoireavec transfert de chaleur par contact direct sont parfois utilisés. Il mélange le carburant (généralement du gaz et du pétrole) avec de l'air et le brûle dans une chambre de combustion immergée dans une solution, produisant des flammes et de la fumée à haute température qui sont directement pulvérisées dans la solution évaporée via des buses situées au fond de la chambre de combustion. Le gaz à haute température et la solution entrent en contact direct, tandis qu'un transfert de chaleur se produit pour évaporer et vaporiser l'eau. La vapeur d'eau et les gaz d'échappement résultants sont évacués ensemble par le haut de l'évaporateur. La profondeur d'immersion de sa chambre de combustion dans la solution est généralement de 0,2-0,6 m, et la température des gaz sortant de la chambre de combustion peut atteindre plus de 1 000 degrés. En raison du transfert de chaleur par contact direct, son effet de transfert de chaleur est très bon et le taux d'utilisation de la chaleur est élevé. En raison de l’absence de paroi de transfert de chaleur fixe, la structure est simple et particulièrement adaptée à l’évaporation de matériaux sujets à la cristallisation, au tartre et à la corrosion. Il a été largement utilisé dans le traitement des acides résiduaires et l'évaporation de la solution de sulfate d'ammonium. Mais si le liquide évaporé ne peut pas être contaminé par la fumée, ce type d'évaporateur n'est généralement pas adapté. Et en raison de la présence d’une grande quantité de fumée, l’utilisation de la vapeur secondaire est limitée. De plus, la buse est plus sujette aux dommages dus à l’immersion dans un liquide à haute température. De l’introduction ci-dessus, on peut voir qu’il existe de nombreux types structurels d’évaporateurs, chacun avec ses propres avantages, inconvénients et situations applicables. Lors de la sélection, la première chose à considérer est de savoir s'il peut s'adapter aux caractéristiques du processus du matériau évaporé, notamment sa viscosité, sa sensibilité thermique, sa corrosivité et s'il est sujet à la cristallisation ou au tartre. Ensuite, il doit avoir une structure simple, une fabrication facile, une faible consommation de métal, un entretien pratique, un bon effet de transfert de chaleur, etc.
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Évaporateur à film essuyé en verre|Unité de distillation à couche mince à l'échelle du laboratoireUn article
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