温度梯度越小,受热越均匀,越趋近于蒸发环境温度,故相对于厚膜层而言,薄膜层料液的饱和蒸气压值,可被视为基于克劳修斯一克拉珀龙方程原理的“等效提高”,即温度越高,气液界面的饱和蒸气压值越高,液体越容易被蒸发成气体。同时,膜层数量越多,比表面积越大,蒸发量越大。因此,所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置,通过交替在回转和固定的两组数量较多的锥面碟片内表面上形成均匀膜层,来提高料液的蒸发效率。
[0046]在回转和固定的两组锥面碟片的外表面上,各设置有一组均布的叶片;当所述回转锥面碟片随所述中心轴旋转时,所述回转锥面碟片外表面上的叶片,因气体的粘性力作用,带动所述固定锥面碟片内表面上与料液薄膜层接触的气体做旋流运动,使所述固定锥面碟片内表面上的料液薄膜层表面的气体,产生一个相对于所述回转锥面碟片外表面上的所述叶片沿回转方向上的滑差速度。同时,由于所述回转锥面碟片外表面上的叶片半径较大的外缘处,切向速度较其内缘处切向速度大,即存在着由于速度差形成的压差,使相间的回转和固定锥面碟片之间的锥形环状间隙中,产生由所述中心轴,向所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置筒体内壁方向的气体流动,并与沿回转方向上的气体滑差速度合成一个总的气体滑差速度。
[0047]与此同时,当所述回转锥面碟片随中心轴旋转时,所述回转锥面碟片内表面上与料液薄膜层接触的气体,因受到与其相间的所述固定锥面碟片外表面上的叶片的滞止作用,使所述回转锥面碟片内表面上的料液薄膜层表面的气体,也产生一个相对于固定锥面碟片外表面上的所述叶片沿所述回转锥面碟片回转方向上的滑差速度。同样,由于所述固定锥面碟片外表面上的叶片半径较大的外缘处,切向速度较其内缘处切向速度大,即存在着由于速度差形成的压差,使相间的回转与固定锥面碟片构成的锥形环状间隙中,也产生一个由所述中心轴,向所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置筒体内壁方向的气体流动,并与沿回转方向上的气体滑差速度也合成另一个总的气体滑差速度。
[0048]根据伯努力(Bernoulli)方程原理,流体速度越高,压力越低,即越有利于蒸发环境压力低于膜层料液的饱和蒸气压值。因此,所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置,通过形成一组这两个总的滑差速度,造成在真空机组抽吸的协同作用下,使与膜层接触的气流压力更有利于较膜层料液的饱和蒸气压值低的蒸发环境,来提高蒸发效率。此外,根据换热器传热强化机理可知,增大膜层气液界面处气流的脉动和湍流强度,可提高热扩散率,强化传热效果。
[0049]在料液从最上层的所述回转锥面碟片,逐层流动到最下层的所述固定锥面碟片的过程中,热气流则从所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置的下端侧部进入,并与料液流向作逆向流动,逐层上升,期间流经相间的回转与固定锥面碟片构成的锥形环状间隙中,与料膜层发生热交换,将料液挥发性组分蒸发为气相,并随蒸汽一起,通过真空机组经由上端抽吸口排出所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发
目.ο
[0050]若将排出所述多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置的料液挥发性气体,抽吸进入冷凝装置和气液分离装置,即可进行蒸馏作业。冷凝和气液分离可采用本领域公知的高效冷凝及分离装置,如螺旋螺纹管冷凝器、膜分离器、层析柱分离器、大孔树脂分离器等。
[0051]实施本实用新型的多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置,具有以下有益效果:
[0052]通过多层碟片的离心与重力作用将料液分散成均匀的薄膜层,来提高薄膜层溶液的饱和蒸气压值,并通过回转和固定锥面碟片外表面均布叶片,对膜层接触气流产生的相对运动所形成的滑差速度,来降低薄膜层气液界面上的压力,以有利于蒸发环境压力低于膜层溶液的饱和蒸气压值,同时,采用多层碟片的紧凑结构,使料液膜层的比表面积显著提高,实现料液挥发性组分的低温、高效蒸发,配合冷凝和气液分离装置,可实现蒸馏、提取作业。
【附图说明】
[0053]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明,附图中:
[0054]图1为多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置的主视剖面图;
[0055]图2为回转锥面碟片组件的局部剖视图;
[0056]图3为回转锥面碟片组件的仰视图;
[0057]图4为固定锥面碟片组件的局部剖视图;
[0058]图5为固定锥面碟片组件的仰视图。
【具体实施方式】
[0059]为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明本实用新型的【具体实施方式】。
[0060]如图1所示,本实用新型提供的一种多层碟片式离心与重力成膜及差速减压的低温蒸发装置OI,其结构包括:料液加料接管0101,上轴承组件0102,上定位圈0103,料液喷嘴0104,回转锥面碟片组件0105,固定锥面碟片组件0106,筒体0107,下定位固定锥面碟片0108,机座筒体0109,浓缩液收集斗0110,浓缩液排料接管0111,下轴承组件0112,蒸发气体导出接管0113,筒体上盖0114,温度传感器0115,紧定圆螺母0116,上定位轴套0117,中心轴0118,热气流导入接管0119,下定位轴套0120,浓缩液抛洒盘0121,蒸汽冷凝液排出接管0122,传动带轮0123。
[0061 ] 如图2和图3所示,回转锥面碟片组件0105由回转锥面碟片01051、回转锥面碟片叶片01052和回转锥面碟片定位圈01053组成,回转锥面碟片叶片01052的数量为4?16片,本实施例中优选地,6片。
[0062]如图4和图5所示,固定锥面碟片组件0106由固定锥面碟片01061、固定锥面碟片叶片01062和固定锥面碟片定位圈01063组成,固定锥面碟片叶片01062的数量为6?24片,本实施例中优选地,8片。
[0063]如图1?图5所示,固定锥面碟片组件0106上的固定锥面碟片定位圈01063的外圆直径为D0;固定锥面碟片组件0106上的固定锥面碟片01061上的内圆孔径为Dl;固定锥面碟片组件0106的高度为GH;固定锥面碟片定位圈01063的高度为Gh;回转锥面碟片组件0105上的回转锥面碟片01051上端外圆直径为D2;回转锥面碟片组件0105上的回转锥面碟片01051锥底外圆直径为D3,回转锥面碟片组件0105的高度为ZH,回转锥面碟片定位圈01053的高度为Zh;筒体0107高度与筒体上盖0114的厚度之和为H,机座筒体0109的高度为h;回转锥面碟片01051和固定锥面碟片01061锥面与中心轴0118轴线的夹角均为β。
[0064]如图1?图5所示,料液加料接管0101焊接在筒体上盖0114的偏心位置上,料液加料接管0101下端与料液喷嘴0104通过管螺纹密封联接;上轴承组件0102轴线与筒体上盖0114轴线同轴布置,并通过螺栓密封联接,中心轴0118上端以动配合装配方式嵌套在上轴承组件0102中;回转锥面碟片0105通过回转锥面碟片定位圈01053与中心轴0118以花键联接,并通过回转锥面碟片定位圈01053沿轴向定位,回转锥面碟片组件0105由回转锥面碟片01051、回转锥面碟片叶片01052和回转锥面碟片定位圈01053通过焊接方式组成一体结构;固定锥面碟片组件0106通过固定锥面碟片定位圈01063活套在筒体0107内壁中,上下相邻的固定锥面碟片组件0106以定位销的定位方式,使叠层的所有固定锥面碟片组件0106的轴线与中心轴0118同轴,并通过固定转锥面碟片定位圈01063沿轴向定位,固定锥面碟片0106由固定锥面碟片01061、固定锥面碟片叶片01062和固定锥面碟片定位圈01063通过焊接方式组成一体结构;筒体0107可分为2?4段,通过法兰和螺栓密封联接;蒸发气体导出接管0113焊接在筒体上盖0114的偏心位置上,筒体上盖0114与筒体0107的上法兰通过螺