热泵辅助无规填料表面蒸发装置浓缩热敏料液性能研究

马莹禄

陈 东

胡胜威

王 硕

张会娟

谢继红

(天津科技大学机械工程学院,天津 300222)

食品、化工、制药等领域有多种料液属热敏料液,其浓缩需要在较低温度下进行[1],常用的低温浓缩方法有真空沸腾蒸发浓缩[2-4]、膜浓缩[5-7]、冷冻浓缩等[8]。真空沸腾蒸发浓缩需要配置真空设备[9],对装置的耐压和密封等要求均较高;膜浓缩由于膜污染或膜亲水化等原因,膜的使用寿命相对较短,制约了其广泛应用[10];冷冻浓缩所析出的冰中会夹带料液溶质,造成料液中有益成分的损失[11]。而无规填料表面蒸发可以避免上述蒸发方式的缺陷,原理是料液在填料表面形成液膜,当料液温度升高时,料液表面的水蒸气压力高于空气中的,水蒸气会由液膜表面向空气中扩散并被流过料液表面的吹扫气带走而实现料液浓缩,其特点是可在常压下实现低温浓缩,无规填料清洗方便,且使用寿命可达10年以上[12-13];热泵具有高效制热的特性[14],可为装置低能耗供热。因此,研究拟以常压、低温、低能耗的热敏料液蒸发浓缩装置为目标,对装置结构进行设计,计算与分析影响装置性能的因素,制作实验台并探究装置的浓缩性能,旨在为热敏料液蒸发浓缩的产业化应用提供依据。

1 装置工作原理

热泵辅助无规填料表面蒸发装置工作原理如图1所示。

图1 装置工作原理

热泵辅助无规填料表面蒸发装置包括热泵单元、料液循环单元和吹扫气循环单元3个单元;其中热泵单元由压缩机、加……