Un evaporatore a film sottile- è un tipo di evaporatore caratterizzato dal liquido del materiale che scorre lungo la parete del tubo di riscaldamento in modo simile a un film-per il trasferimento di calore e l'evaporazione. I suoi vantaggi includono un'elevata efficienza di trasferimento del calore, un rapido tasso di evaporazione e un breve tempo di permanenza del materiale, che lo rendono particolarmente adatto per l'evaporazione di sostanze sensibili al calore. Può essere suddiviso in evaporatori a film ascendente ed evaporatori a film discendente.
(1) Evaporatore a film ascendente
L'evaporatore a film ascendente è costruito mediante il liquido che entra nei tubi di riscaldamento per il riscaldamento secondo il principio di una pompa a sifone. Dopo essere fluiti nel separatore, il liquido e il vapore vengono separati e il liquido ritorna all'evaporatore attraverso il tubo di circolazione, formando una circolazione a circuito chiuso-, nota anche come evaporatore a circolazione esterna.
1.1 Evaporatore a film ascendente: Il liquido della materia prima entra dal fondo dell'evaporatore e viene spinto verso l'alto lungo i tubi dal vapore secondario. Evaporatore a film cadente: la materia prima liquida entra dalla parte superiore dell'evaporatore e scorre verso il basso lungo la parete del tubo per gravità.
1.2 La "pellicola" in pellicola ascendente e pellicola discendente si riferisce al flusso ottimale simile a una pellicola-del liquido della materia prima lungo la parete del tubo di riscaldamento durante il funzionamento dell'evaporatore, dove il trasferimento di calore è più efficiente. 1.3 Ambito di applicazione: adatto per l'evaporazione di sostanze con elevata velocità di evaporazione, sensibilità al calore, proprietà viscose e proprietà schiumogene, ma non adatto per soluzioni con elevata viscosità, precipitazione di cristalli o facile formazione di incrostazioni.
(2) Evaporatore a film cadente
2.1 L'evaporazione a film discendente comporta l'aggiunta del liquido di alimentazione dalla scatola del tubo superiore della camera di riscaldamento dell'evaporatore a film discendente. Attraverso il dispositivo di distribuzione e formazione di film-il liquido viene distribuito uniformemente in ciascun tubo di scambio termico. Sotto l'influenza della gravità, dell'induzione del vuoto e del flusso d'aria, forma una pellicola uniforme che scorre dall'alto verso il basso. Durante il flusso, il liquido viene riscaldato e vaporizzato dal mezzo riscaldante lato guscio-. Il vapore generato e la fase liquida entrano insieme nella camera di separazione dell'evaporatore. Dopo un'accurata separazione, il vapore entra nel condensatore per la condensazione (funzionamento a-effetto singolo) o entra nell'evaporatore a effetto successivo come mezzo di riscaldamento, ottenendo così un funzionamento a multi-effetto. La fase liquida viene scaricata dalla camera di separazione e le acque reflue vengono evaporate e concentrate.
2.2 Ambito di applicazione: ampiamente utilizzato nell'evaporazione e nella concentrazione di soluzioni di acqua o solventi organici nell'industria farmaceutica, alimentare, chimica e leggera. Questa apparecchiatura funziona continuamente in condizioni di vuoto e di bassa-temperatura, offrendo elevata capacità di evaporazione, risparmio energetico e riduzione dei consumi, bassi costi operativi e garantendo che il materiale rimanga invariato durante l'evaporazione.
2.3 Flusso del processo: Il flusso del processo ha quattro forme: co-corrente (flusso parallelo), contro-corrente, flusso misto (flusso incrociato-) e flusso parallelo.
Co-corrente: la soluzione e il vapore fluiscono nella stessa direzione, in sequenza dal primo all'ultimo effetto. Quando la soluzione entra nell'effetto successivo dall'effetto precedente, un po' d'acqua lampeggerà e verrà generata una maggiore quantità di vapore secondario. Poiché la concentrazione nell'effetto successivo è maggiore di quella dell'effetto precedente e la temperatura operativa è inferiore, il coefficiente di scambio termico del primo effetto è spesso molto più elevato di quello dell'ultimo effetto. Generalmente adatto per la lavorazione di materiali-sensibili al calore ad alte concentrazioni.
Controcorrente-: la materia prima viene pompata in sequenza dall'ultimo effetto agli effetti precedenti e il liquido finito viene scaricato dal primo effetto. Il liquido e il vapore scorrono in direzioni opposte. Generalmente adatto per la lavorazione di soluzioni la cui viscosità varia notevolmente con la temperatura e la concentrazione, ma non adatto per materiali sensibili al calore-. L'elevata-concentrazione di acqua salata con scarico zero della nostra azienda utilizza un processo a triplo-effetto controcorrente.
Flusso-misto: combina i vantaggi dei processi equi{1}}e controcorrente-evitandone gli svantaggi, ma è complesso da utilizzare e richiede un elevato grado di automazione.
Flusso-orizzontale: ciascun effetto riceve alimentazione ed emette liquido finito e i cristalli precipitano in ciascun effetto. I cristalli possono essere separati rapidamente e questo viene generalmente utilizzato per l'evaporazione di soluzioni sature.
2.4 Principio del film cadente: Il materiale da evaporare entra dalla parte superiore dell'evaporatore a film cadente attraverso una pompa di alimentazione, scorrendo attraverso i tubi di evaporazione (lato tubo). Il materiale viene distribuito sotto forma di pellicola all'interno dei tubi di scambio termico tramite un distributore di pellicola. Mentre il materiale scorre lungo la cavità del tubo per gravità, viene riscaldato dal vapore esterno ai tubi, raggiungendo la temperatura di evaporazione ed evaporando. Il materiale, insieme al vapore secondario, scorre lungo i tubi come una pellicola sottile. Il vapore secondario viene compresso da un compressore di vapore e inviato come vapore di riscaldamento al lato mantello della camera di riscaldamento a film cadente. Il lato del rivestimento della camera di riscaldamento a film cadente è dotato di piastre per guidare il vapore secondario, condensarlo e scaricare i gas non-condensabili. Durante il processo l'energia termica dell'evaporatore stesso viene trasferita dall'esterno dei tubi al materiale che evapora all'interno. Dopo lo scambio termico, il vapore secondario si condensa in acqua e viene scaricato dall'evaporatore a film cadente.
2.5 Caratteristiche dei sistemi di evaporazione a film cadente:
2.5.1 In un evaporatore a film cadente, il liquido di alimentazione viene aggiunto dalla parte superiore dell'evaporatore e cade lungo la parete del tubo sotto forma di pellicola sotto gravità. Durante questo processo evapora e si concentra, risultando in un liquido concentrato sul fondo. Gli evaporatori a film cadente possono evaporare materiali con alte concentrazioni e alta viscosità.
2.5.2 Poiché la soluzione scorre sotto forma di pellicola in un evaporatore a passaggio singolo-, il coefficiente di trasferimento del calore è elevato.
2.5.3 Il breve tempo di permanenza riduce il rischio di deterioramento del materiale, rendendolo adatto alla lavorazione di materiali sensibili al calore-.
2.5.4 La bassa ritenzione di liquidi consente all'evaporatore a film cadente di funzionare rapidamente in base ai cambiamenti nella fornitura di energia, nel livello di vuoto, nella velocità di alimentazione e nella concentrazione.
2.5.5 Poiché il fluido di processo scorre solo per gravità, anziché essere guidato da una differenza di temperatura, è possibile utilizzare l'evaporazione a bassa-differenza di temperatura.
2.5.6 Gli evaporatori a film cadente sono adatti per l'evaporazione e la concentrazione di materiali schiumogeni. Poiché il liquido evapora formando una pellicola-all'interno del tubo riscaldante, si ottiene la separazione sia del vapore che del liquido. Allo stesso tempo, sul fondo dell'evaporatore, la maggior parte del liquido viene aspirata e solo una piccola parte del liquido e tutto il vapore secondario entrano nel separatore per una migliore separazione. Il liquido non genera troppo impatto durante l'intero processo, evitando così la formazione di schiuma.