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怀化表冷器的热湿交换是在主体空气与紧贴换热器外表面的边界层空气之间的温差和水蒸气分压力差作用下进行的。它可以实现两种空气处理过程:当边界层空气温度低于主体空气的露点温度时,将发生减湿冷却过程或称湿冷过程(湿工况);当边界层空气温度虽低于主体空气温度,但尚高于其露点温度时将发生等湿冷却过程(干工况)。
减湿冷却过程中,由于边界层空气与主体空气之间不但存在温差,也存在水蒸气分压力差,所以通过换热器表面不但有显热交换,也有伴随湿交换的潜热交换。由此可知,湿工况下的表冷器比干工况下有更大的热交换能力,或者说对同一台表冷器而言,在被处理的空气干球温度和水温保持不变时,空气湿球温度越高,表冷器的冷却减湿能力越大。
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怀化刮板式表冷器表冷器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由表冷器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、怀化当地离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种表冷器是一种利用外加动力成膜的单程型表冷器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、怀化当地蜂蜜等)和易结晶、怀化当地结垢、怀化当地热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。
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怀化中央循环管式表冷器这种表冷器又称作标准式表冷器。它的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的中央循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。由于中央循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即中央循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比中央循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使表冷器中的溶液形成由中央循环管下降、怀化由沸腾管上升的循环流动。这种循环,主要是由溶液的密度差引起,故称为自然循环。这种作用有利于表冷器内的传热效果的提高。为了使溶液有良好的循环,中央循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~100%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间。这种表冷器由于结构紧凑、怀化制造方便、怀化传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛。但是由于结构上的限制,循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。这是循环式表冷器的共同缺点。此外,设备的清洗和维修也不够方便,所以这种表冷器难以完全满足生产的要求。
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怀化降膜式表冷器降膜式表冷器和升膜式表冷器的区别在于,料液是从表冷器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式表冷器,故降膜式表冷器可以蒸发浓度较高、怀化同城粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、怀化同城热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式表冷器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。由于溶液在单程型表冷器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型表冷器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在表冷器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种表冷器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
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