夹套式MVR热泵蒸发浓缩系统性能分析

刘军，张冲，杨鲁伟，张振涛，李博，乌云,4

（1 新疆大学化学化工学院，新疆 乌鲁木齐 830046；2 中国科学院理化技术研究所，北京 100190； 3 热力过程节能技术北京市重点实验室，北京 100190；4 中国科学院大学，北京 100049）

引 言

蒸发浓缩是化工、制药、食品、海水淡化、污水处理等生产过程中的基本单元操作[1-5]。传统的蒸发浓缩多采用多效蒸发，但因其装置体积庞大，系统和操作复杂[4]，且能耗较高，在某些场合下，正在逐渐地被新型的机械蒸气再压缩（mechanical vapor recompression，MVR）热泵蒸发所代替。MVR热泵蒸发系统具有无需冷凝器、料液要求低、操作简单、能耗低、无需冷凝水、成本低等优点[6-7]。

当前国内外学者主要对降膜式蒸发系统进行了相关研究[8-11]，主要采用离心式压缩机[12]和罗茨式压缩机[13-14]作为驱动源，同时对MVR 系统性 能[15-17]及其优化方向[18-20]进行了研究，而对于单螺杆压缩机和夹套式MVR 热泵蒸发系统都很少有相关报道。对某些黏性较大且带强腐蚀性的热敏性原料液而言，在浓缩的过程中会出现结垢、传热系数下降等现象，就会造成原料液浓缩很难继续进行。本文将MVR 热泵蒸发应用于带搅拌装置的夹套式蒸发釜，使用单螺杆压缩机作为整个系统的驱动源，并以水为实验介质进行了相关的实验研究；通过测试系统性能，为后续实际物料的蒸发浓缩奠定基础。

1 系统分析

1.1 系统理论分析

MVR 系统的理论基础是波义耳定律（Boyle’s Law），即推导式 /PV T K=，其具体含义是当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随之升高。MVR 的基本原理是将……