낙하막 증발기란 무엇이며 어떻게 작동합니까?

낙하막 증발기는 액체 공급물을 수직 튜브의 내벽에 균일하게 분배하여 농축을 달성하며, 여기서 액체 공급물은 얇은 막으로 아래로 흐릅니다. 열은 쉘 측의 응축 매체(보통 증기)에서 튜브 벽을 통해 액체 필름으로 전달되어 급속한 증발을 일으킵니다. 필름의 두께가 몇 밀리미터에 불과하기 때문에 체류 시간이 일반적으로 10~30초로 매우 짧아 과일 주스, 유제품, 의약품 추출물과 같이 열에 민감한 제품에 이상적입니다. 튜브에서 생성된 증기는 농축물과 함께 아래로 이동한 다음 증기와 액체가 분리되는 분리기로 들어갑니다.

4가지 개별 단계가 동시에 진행됩니다. 가열 튜브 상단의 액체 분포가 균일한 필름을 형성합니다. 중력은 필름을 아래로 당기고 열전도는 용매를 증발시킵니다. 증기-액체 혼합물이 튜브 바닥에서 나옵니다. 원심분리기나 중력분리기로 농축된 제품을 회수합니다. 박막은 끓는점 상승 효과를 대폭 감소시키고 더 낮은 온도에서 부드러운 처리를 가능하게 합니다. 다양한 구성과 비교 방법에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요. 낙하막 증발기 유형 및 선택 가이드 .

핵심 구성요소 및 중요 설계 매개변수

액체 분배 시스템

분배 시스템은 낙하 필름 증발기의 핵심입니다. 모든 튜브 표면의 균일한 초기 습윤은 열 전달 효율을 결정하고 오염이나 제품 연소로 이어지는 건조 반점을 방지합니다. 일반적인 디자인에는 천공 플레이트, V-노치가 있는 트로프 분배기 및 회전식 스프레이 암이 포함됩니다. 천공판은 간단하고 깨끗하고 스케일이 생기지 않는 유체에 적합합니다. 여물통 유통업체는 더 넓은 턴다운 비율을 처리합니다. 50% 턴다운에서도 전체 튜브 습윤을 유지하지 못하는 설계는 농도가 일정하지 않게 되고 제품 품질이 저하될 위험이 있습니다.

가열 튜브 형상 및 재료

튜브의 직경은 일반적으로 25~50mm이고 길이 대 직경 비율은 100~200입니다. 튜브가 길수록 패스당 증발량이 증가하지만 정확한 분배와 더 높은 펌핑 헤드가 필요합니다. 튜브 재질 선택(304L 또는 316L 스테인리스 스틸)은 염화물 수준과 피드 부식성에 따라 달라집니다. 316L은 산성 매체 또는 염화물 이온이 포함된 제품에 대한 기본 선택입니다.

증기액 분리기

분리기는 증기 흐름에서 동반된 액체 방울을 제거하여 제품 손실을 방지하고 하류 응축기를 보호합니다. 원심 분리기는 더 큰 용량에 일반적입니다. 미세한 미스트에는 철망 디미스터나 베인형 분리기가 자주 사용됩니다.

낙하식 필름 증발기에 의존하는 4가지 주요 산업

음식과 음료

농축된 과일 주스, 우유, 유청 및 식물성 단백질 용액. 짧은 체류 시간으로 인해 진공 상태에서 45~60°C의 증발 온도에서도 자연스러운 색상, 향미 및 비타민이 보존됩니다.

제약 및 허브 추출물

열에 민감한 API, 한약 추출물, 항생제 국물 처리. 온화한 증발은 활성 화합물의 열 분해를 최소화하는 동시에 최종 고형물 함량을 최대 50-60%까지 달성합니다.

화학 처리

유기용매 회수, 묽은 가성소다 농축, 소르비톨 또는 말티톨 시럽 생산. 낙하형 필름 설계는 하향 흐름 중에 필름이 대부분의 폼 구조를 파괴하기 때문에 거품이 나는 액체를 잘 처리합니다.

산업폐수 처리

결정화 또는 소각 전 염분 폐수 또는 높은 COD 흐름의 부피 감소. 다중 효과 구성은 상당한 열을 회수하여 비용 센터를 부분적으로 자립적인 운영으로 전환합니다.

공정에 적합한 낙하막 증발기를 선택하는 방법

공급 특성부터 시작하십시오: 최대 허용 제품 온도, 농축 시 점도, 거품 발생 경향 및 고형분 함량. 저점도(<50cP), 비스케일링, 온도에 민감한 공급의 경우 낙하 필름 장치가 거의 항상 최적의 선택입니다. 기술이 확정되면 다음 결정은 효과의 수이다.

증기 비용과 이용 가능한 유틸리티 인프라가 경제적인 선택을 주도합니다. 증기 가격이 저렴하고 전기 비용이 비싼 경우에는 3효과 시스템이 가장 좋은 투자 회수율을 제공하는 경우가 많습니다. 전기가 풍부하고 증기 비용이 높으면 MVR이 탁월한 투자가 됩니다. 범용 집중의 경우, 단일 효과 낙하 필름 증발기 제공 소규모 또는 다중 제품 시설에 적합합니다. 적당한 에너지 효율이 필요한 곳에서는 스테인레스 스틸 진공 이중 효과 낙하 필름 증발기 자본 지출과 스팀 절감의 균형을 유지합니다. 대용량, 에너지 집약적 프로세스의 경우 에너지 효율적인 3효과 낙하막 증발기 증발된 물 1톤당 증기 소비량이 가장 낮습니다. 탐색 낙하막 증발기의 에너지 절약 이점 더 깊이.

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효과 수 외에도 재료 등급(순한 유제품/식품의 경우 304L, 산성 또는 고염소 스트림의 경우 316L), 응축기 유형, 진공 펌프 크기 및 CIP 통합을 마무리합니다. 보장된 증발 속도가 공급 흐름 및 농도 목표와 일치하는지 확인하려면 항상 제조업체에 자세한 열 및 질량 균형을 요청하십시오.

일반적인 문제 및 유지 관리 모범 사례

불균일한 필름 형성 방지

튜브 벽의 마른 패치로 인해 국부적인 과열, 오염 및 사양을 벗어난 제품이 발생합니다. 작동 시간 500시간마다 분배판이나 스프레이 노즐을 검사하십시오. 칼란드리아 상단에 있는 투시창을 통해 작업자는 작동 중에 균일한 습윤 상태를 시각적으로 확인할 수 있습니다. 필름 파손이 나타나면 분배기가 부분적으로 막혔는지 또는 재순환 흐름이 불충분한지 확인하십시오.

스케일링 및 파울링 관리

인산칼슘, 옥살산칼슘, 단백질-미네랄 침전물은 유제품 및 허브 추출물 산업에서 흔히 발견됩니다. 가장 효과적인 전략은 엄격한 온도 제어입니다. 우유 기반 스트림의 경우 제품 측 온도가 순간적으로라도 65°C를 초과하지 않도록 하십시오. 제품에 따라 4~12주마다 가성 및 산성 세척이 포함된 화학적 CIP 주기를 계획하세요. 증발기 본체 전체의 압력 강하를 모니터링하면 조기 경고가 제공됩니다. 꾸준한 상승은 점진적인 오염을 나타냅니다.

콘덴서 및 진공 시스템 점검

진공이 손실되면 끓는점 억제 기능이 저하되고 열에 민감한 제품이 손상됩니다. 응축기 튜브 무결성, 냉각수 공급 및 진공 펌프의 기계적 씰을 매월 검사하십시오. 작은 공기 누출이라도 제품 온도를 몇도 정도 높일 수 있습니다. 자세한 단계별 지침은 당사에 문의하세요. 낙하 필름 증발기의 권장 유지 관리 절차 .