【生产管理】撞击流浓缩器蒸发能力的实验研究.pdf

第17卷第2期四)11轻化工学院学报Vo1．17NO、2
JOURNALOFSICHUANINSTITUTEOF
2004年6月LIGHTINDUSTRYANDCHEMICALTECHNOLOGYJun．2004

文章编号：1008-438X(2004)02—0027—04

撞击流浓缩器蒸发能力的实验研究

刘兴勇，张利，梁宏，林海波

(1．四Jl1理工学院材料化学系；2．四川理工学院生物工程系；3．四川理工学院机电工程系，四J
自贡643000)

摘要：采用蔗糖水溶液作为试验溶液，通过改变空气进口温度、液气质量流量之比、液滴
加速管的长度等对撞击流浓缩器(ISC)的蒸发能力进行了研究j研究结果表明：ISC的蒸发能
力随空气进口温度的升高、液气比的减小而提高；在ISC中宜使用较短的加速管．
关键词：撞击流；浓缩；撞击流浓缩器；蒸发能力
中图分类号：TQ028．61文献标识码：A

撞击流⋯(ImpingingStream，简称Is)由Iperin首先提出并进行实验研究，是一种被证明可显
著强化热、质传递过程的新颖技术。20世纪80年代以前主要是前苏联科学家在从事撞击流方面
的研究，近十多年以来中外学者们在总结的基础上开展了一系列研究工作．有关撞击流技术运用
于干燥、吸收、燃烧、超细粉的制备、强化反应器内的混合等方面的研究报导颇多。本文将撞击
流技术引入溶液的浓缩领域，结合雾化，运用撞击流原理在理论分析的基础上设计开发了一种新
型浓缩装置一一撞击流浓缩器(impingingstreamconcentrator，简记为ISC)，并对撞击流浓缩器的蒸
发能力进行了系统的实验研究该研究对开发新的溶液浓缩工艺具有重要指导意义。

1实验

实验的主体设备采用水平同轴对撞式
浓缩器。浓缩室是一个长200mm，内径为
147mm的卧式不锈钢圆筒，两相流的进口
管是内径为20mm的不锈钢管，它们同轴对
称地安装在浓缩室的两端雾化装置采用喉
管直径为lOmm的文丘里雾化器。实验流程
如图1所示，空气由鼓风机1送人电加热
器5，送风量由阀门2调节，一定量的空气

经电加热器5加热后，分成等量的两股进入1．风机；2．阀门：3．孔板流量计：4．水银温度计；5-电加热器：
文氏管7，待浓缩的溶液从高位槽加入，经6．空气入u温度控制仪(配E型热电偶)：7-文丘哩管：8-加速
转子流量计10计量后分成等量的两股进入管：9．浓缩室；l0．转子流量计：11．高位槽：12、13-温度计：
l4．旋风分离器；l5．水洗槽：16、17．产品贮槽；18-压差计
文丘里雾化器的喉管处，在此经文氏管处高
速热空气雾化，形成非常微小的雾滴(约几图1实验流程示意图

收稿日期：2003—11—12
作者简介：刘兴勇(1970一)，男，四川宣汉人，讲师，硕士，主要从事化学工程研究

28四川轻化工学院学报2004年6月
微米至一百多微米)，从而形成气液两相流雾滴经文氏管渐扩段约束加速后，再进入直管加速
段8加速两相流以自由射流的方式离开加速管进入浓缩室9，两股两相流在浓缩室内发生对撞，
气液两相在其中进行强烈的热、质交换，水分迅速地汽化。浓缩后的液滴由于重力作用一部分进

入浓缩室下部的产品贮槽l7，另一部分由气流夹带进入旋风分离器l4。在其中完成液滴的分离OOOO0OOOO
后，液体从旋风分离器底部进入其下部的产品贮槽l6，从旋风分离器顶部引出的废气经水箱l5镗∞铝；5；{：j∞鸽
洗涤后放空
本研究采用蔗糖水溶液作为试验溶液，主要研究了空气进口流量、空气进口温度、溶液进口
流量和加速管的长度这四个因素对浓缩器蒸发能力的影响。空气流量由孑L板流量计量；空气温度
由XMT-121型数字调节仪(配型热电偶)测得；溶液流量由转子流量计计量，溶液浓度由比
重天平测得

2结果与讨论

2．1撞击流设备的蒸发能力
与其它干燥设备相比⋯，撞击流设备具有较高的蒸发能力，蒸发能力定义为：

W：[kg水／s．ITI】
“
v
r
式中：为累积蒸发水量，kg7．g／s，=G(。一X)，G。为绝干物料的质量流量，kg／s；和
∞{5；∞鸽筋∞

，分别表示初始时刻和某一时刻时物料的干基湿含量，kg(水)／kg(溶质)；，为撞击流设备的容
积(包含进料管)，m：
表1撞击流干燥机和ISC的蒸发能力

注：A一切向水平两流撞击流干燥机[；B一切向水平四流撞击流干燥机Ⅲ；c一同轴水平撞击流干燥杌川
撞击流浓缩
器的蒸发能力与
其它撞击流干燥
设备的蒸发能力

的对照情况如表＼
l所示在本文a
的研究条件F、≥
撞击流浓缩器的
蒸发能力与其它
3003203403613380
撞击流设备的蒸
T／℃T／"C
发能力相比略有q
差异，但处于相图2ISC蒸发能力随空气温度的变化