İnce-film buharlaştırıcı, ısı transferi ve buharlaşma için malzeme sıvısının ısıtma borusu duvarı boyunca film-benzeri bir şekilde akmasıyla karakterize edilen bir tür buharlaştırıcıdır. Avantajları arasında yüksek ısı transfer verimliliği, hızlı buharlaşma hızı ve malzemenin kısa kalma süresi yer alır; bu da onu özellikle ısıya duyarlı maddelerin buharlaşması için uygun kılar. Yükselen film buharlaştırıcıları ve düşen film buharlaştırıcıları olarak ikiye ayrılabilir.
(1) Yükselen Film Evaporatörü
Yükselen film evaporatörü, sifon pompası prensibine göre sıvının ısıtma için ısıtma borularına girmesiyle oluşturulur. Ayırıcıya aktıktan sonra sıvı ve buhar ayrılır ve sıvı, sirkülasyon borusu yoluyla buharlaştırıcıya geri akar ve harici sirkülasyon buharlaştırıcısı olarak da bilinen kapalı-döngü sirkülasyonunu oluşturur.
1.1 Yükselen film buharlaştırıcı: Hammadde sıvısı, buharlaştırıcının alt kısmından girer ve ikincil buhar tarafından tüpler boyunca yukarı doğru sürülür. Düşen film buharlaştırıcı: Hammadde sıvısı, buharlaştırıcının üst kısmından girer ve yerçekimi altında boru duvarı boyunca aşağı doğru akar.
1.2 Yükselen film ve düşen filmdeki "film", ısı transferinin en verimli olduğu, buharlaştırıcı çalışması sırasında ısıtma borusu duvarı boyunca hammadde sıvısının optimum film-film benzeri akışını ifade eder; burada ısı transferi en verimlidir. 1.3 Uygulama Kapsamı: Büyük buharlaşma hızlarına, ısı hassasiyetine, viskoz özelliklere ve köpüklenme özelliklerine sahip maddelerin buharlaştırılması için uygundur, ancak yüksek viskoziteli, kristal çökeltme veya kolay ölçeklendirme içeren çözeltiler için uygun değildir.
(2) Düşen Film Evaporatörü
2.1 Düşen film buharlaşması, düşen film buharlaştırıcının ısıtma odasının üst tüp kutusundan besleme sıvısının eklenmesini içerir. Sıvı dağıtım ve film-oluşturma cihazı sayesinde her bir ısı değişim tüpüne eşit şekilde dağıtılır. Yer çekimi, vakum indüksiyonu ve hava akışının etkisi altında yukarıdan aşağıya doğru akan tekdüze bir film oluşturur. Akış sırasında sıvı, kabuk- tarafı ısıtma ortamı tarafından ısıtılır ve buharlaştırılır. Üretilen buhar ve sıvı faz birlikte evaporatörün ayırma odasına girer. Tamamen ayrıştırıldıktan sonra buhar, yoğuşma için yoğunlaştırıcıya girer (tek-etkili çalışma) veya bir ısıtma ortamı olarak sonraki etkili buharlaştırıcıya girer, böylece çok-etkili çalışma elde edilir. Sıvı faz ayırma odasından boşaltılır ve atık su buharlaştırılıp konsantre edilir.
2.2 Uygulama Alanı: İlaç, gıda, kimya ve hafif endüstrilerde su veya organik solvent çözeltilerinin buharlaştırılmasında ve konsantrasyonunda yaygın olarak kullanılır. Bu ekipman sürekli olarak vakum ve düşük-sıcaklık koşullarında çalışır, yüksek buharlaştırma kapasitesi, enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılması, düşük işletme maliyetleri sunar ve buharlaşma sırasında malzemenin değişmeden kalmasını sağlar.
2.3 Süreç Akışı: Süreç akışının dört biçimi vardır: ortak-akım (paralel akış), karşı-akım, karışık akış (çapraz-akış) ve paralel akış.
Eş-akım: Çözelti ve buhar, ilk etkiden son etkiye kadar sırayla aynı yönde akar. Çözelti önceki etkiden sonraki etkiye girdiğinde, bir miktar su yanıp sönecek ve daha büyük miktarda ikincil buhar üretilecektir. Sonraki etkideki konsantrasyonun önceki etkidekinden daha yüksek olması ve çalışma sıcaklığının daha düşük olması nedeniyle, ilk etkinin ısı transfer katsayısı genellikle son etkininkinden çok daha yüksektir. Genellikle yüksek konsantrasyonlarda ısıya-duyarlı malzemelerin işlenmesi için uygundur.
Karşı-akım: Hammadde son efektten önceki efektlere doğru sırayla pompalanır ve bitmiş sıvı ilk efektten boşaltılır. Sıvı ve buhar zıt yönlerde akar. Genellikle viskozitesi sıcaklık ve konsantrasyona göre büyük ölçüde değişen çözeltilerin işlenmesi için uygundur, ancak ısıya- duyarlı malzemeler için uygun değildir. Şirketimizin sıfır deşarjlı yüksek-tuzlu su konsantrasyonu, ters-akım üçlü-etki sürecini kullanır.
Karma-akış: Bu, hem eş-akımlı hem de karşı-akımlı süreçlerin avantajlarını birleştirirken dezavantajlarını da ortadan kaldırır, ancak çalıştırılması karmaşıktır ve yüksek derecede otomasyon gerektirir.
Yatay-akış: Her efekt beslemeyi alır ve bitmiş sıvıyı çıkarır ve her efektte kristaller çöker. Kristaller hızlı bir şekilde ayrılabilir ve bu genellikle doymuş çözeltilerin buharlaştırılması için kullanılır.
2.4 Düşen Film Prensibi: Buharlaştırılacak malzeme, düşen film buharlaştırıcının üst kısmından, buharlaştırma tüplerinden (boru tarafı) geçerek bir besleme pompası aracılığıyla girer. Malzeme, bir film dağıtıcısı tarafından ısı değişim tüplerinin içine film şeklinde dağıtılır. Malzeme yerçekimi etkisiyle tüp boşluğundan aşağı doğru akarken tüplerin dışındaki buhar tarafından ısıtılarak buharlaşma sıcaklığına ulaşarak buharlaşır. Malzeme, ikincil buharla birlikte ince bir film halinde tüplerden aşağı akar. İkincil buhar, bir buhar kompresörü tarafından sıkıştırılır ve düşen film ısıtma odasının kabuk tarafına ısıtma buharı olarak gönderilir. Düşen film ısıtma odasının kabuk tarafında ikincil buharı yönlendirecek, yoğunlaştıracak ve yoğunlaşmayan gazları boşaltacak plakalar bulunur. İşlem sırasında evaporatörün ısı enerjisi tüplerin dışından içeride buharlaşan malzemeye aktarılır. Isı değişiminden sonra ikincil buhar suya yoğunlaşır ve düşen film buharlaştırıcıdan boşaltılır.
2.5 Düşen Film Buharlaşma Sistemlerinin Özellikleri:
2.5.1 Düşen film buharlaştırıcıda, besleme sıvısı buharlaştırıcının üst kısmından eklenir ve yerçekimi altında film şeklinde tüp duvarı boyunca düşer. Bu işlem sırasında buharlaşıp yoğunlaşarak altta konsantre bir sıvı elde edilir. Düşen film buharlaştırıcılar, yüksek konsantrasyonlu ve yüksek viskoziteli malzemeleri buharlaştırabilir.
2.5.2 Çözelti tek geçişli buharlaştırıcıda film şeklinde aktığı için ısı transfer katsayısı yüksektir.
2.5.3 Kısa kalış süresi malzemenin bozulma riskini azaltır, bu da onu ısıya- duyarlı malzemelerin işlenmesi için uygun hale getirir.
2.5.4 Düşük sıvı tutma, düşen film buharlaştırıcının enerji kaynağı, vakum seviyesi, besleme hızı ve konsantrasyondaki değişikliklere göre hızlı bir şekilde çalışmasına olanak tanır.
2.5.5 Proses akışkanı sıcaklık farkı tarafından yönlendirilmek yerine yalnızca yerçekimi altında aktığı için düşük-sıcaklık farkı buharlaştırması kullanılabilir.
2.5.6 Düşen film buharlaştırıcılar köpük oluşturan malzemelerin buharlaştırılması ve konsantrasyonu için uygundur. Sıvı, ısıtma borusunun içinde film-benzeri bir şekilde buharlaştıkça, her iki buhar-sıvı ayrımı da elde edilir. Aynı zamanda, buharlaştırıcının tabanında sıvının büyük bir kısmı çekilir ve sıvının yalnızca küçük bir kısmı ve ikincil buharın tamamı, daha iyi bir ayırma için ayırıcıya girer. Sıvı, tüm süreç boyunca çok fazla darbe oluşturmaz, böylece köpük oluşumu önlenir.