真的懂蒸汽壓縮蒸發（MVR）系統嗎？它有什么組成？與其他蒸發系統相比，有哪些優勢？進展如何？MVR熱泵有什么特性？降膜技術、換熱器強化換熱技術......問題可真不少啊！

MVR系統組成

蒸發器：主體設備，包含加熱器、分離器、循環泵。壓縮機系統：核心設備，壓縮二次蒸汽提供蒸發熱源，提高二次蒸汽的熱焓。預熱器：余熱利用及提高進料溫度真空系統：維持整個系統的真空度，從裝置中抽出部分不凝氣體以及溶液帶入的氣體，以達到系統穩定的蒸發狀態。控制系統：PLC或DCS系統。壓縮機轉速、閥門、流量計、溫度、壓力的控制調節，以達到自動蒸發、清洗、停機等操作。自動報警，系統自動保護，以保持系統動態平衡。

MVR控制系統

自動控制系統：MVR蒸發系統控制中心（DCS或PLC控制中心），通過對電機轉速的調節，閥門、流量計、溫度、壓力的控制，以達到自動蒸發、清洗、停機等操作。自動報警，自動保護系統不受損傷，保持系統動態平衡。自動清洗系統：不同的溶液蒸發一段時間后，可能會發生結垢現象，一般說99%以上的結垢都是可以通過添加化學溶劑除去，一般可以使用CIP原位清洗或者拆除清洗。

ＭVR系統流程工藝進展

MVR 熱泵裝置結合不同的處理工藝過程，需要提供適宜的傳熱溫差。蒸發過程中傳熱溫差和壓差大小一般與處理料液的熱敏性有關，高熱敏性料液適宜于小溫差條件下多梯度分階段進行。

MVR 熱泵系統的工藝流程也設計成單效蒸發和多效蒸發。

單效蒸發系統的流程簡單，操作較方便，適合于水分蒸發量大，熱敏物性較弱，允許大溫差傳熱，只需蒸發一次就可達到濃縮要求的溶液。

MVR單效蒸發系統

MVR熱泵的多效蒸發工藝

MVR系統多效蒸發方式適合于處理熱敏較敏感，不宜進行大溫差傳熱的溶液蒸發，同時其也可用于蒸發量較大的工藝場合。

MVR及其應用領域

飲料工業（牛奶、果汁、乳清、糖溶液的蒸發濃縮）食品、添加劑工業（味精、大豆、蛋白質乳液蒸發濃縮）制藥及生物工程（中藥、維生素，氨基酸、檸檬酸等）化學工業（蒸發濃縮、結晶、分離提純）廢水處理（含鹽廢水、含重金屬廢水等）制鹽工業、海水淡化

MVR的優勢

1、節能降耗

近年來，由于人類對能源的需求越來越大，能源供應成為瓶頸問題。面對如此情況，節能成為目前擺脫能源短缺束縛的重要途徑之一。

2、MVR與雙蒸發工藝比較

工作時間：24 小時/天300 天/年電價：0.8 RMB/KW·h 蒸汽價：200 RMB/T

3、MVR關健設備-蒸發器

蒸發器形式多樣：強化的降膜蒸發器是一種高效節能換熱設備,與其他類型的蒸發器相比有明顯的優勢。

降膜蒸發技術屬薄膜蒸發，由于其相變發生在流動的液膜中，因而有高的傳熱系數和熱流密度，低的傳熱溫差，尤其低溫傳熱性能優良。

降膜蒸發器注意事項

降膜蒸發器換熱管內的成膜均勻程度和成膜厚度是降膜蒸發器安全高效工作的重要保證；

溶液分布器的布液效果優劣，換熱管管壁出現液膜不均時產生的后果不僅僅是蒸發效率大大降低，同時可能造成換熱管局部溫度過高，出現“干燒”現象，長期持續下去將明顯減少其使用壽命。

管內液膜不均導致的蒸發不均問題還會在蒸發過度的管壁處析出部分溶質，集聚其表面后形成結垢。

此外，高溫下蒸發溶液內所含物質會呈現較強的腐蝕特性，在工藝設計過程中需要引起注意，可通過采取使用防腐性換熱器材料等措施來解決。

MVR 熱泵特性與分析

MVR 熱泵蒸發系統的開式循環機理是基于回收利用物料蒸發所產生的二次蒸汽的潛熱而進行。

由于在蒸發器中二次蒸汽所需的潛熱來自外排蒸汽本身冷凝所放出的潛熱，因此蒸發所耗的能量僅僅是壓縮機所耗的能量。

MVR 熱泵流程圖

MVR 熱泵效率與分析

根據MVR 熱泵系統的工作原理可知，其效率取決于回收利用的潛熱值與輸入的機械功之間的比較。

下表以常壓下基本循環的狀態變化為例，通過模擬計算表明其在能源利用效率方面的優勢。

MVR 熱泵計算分析

從上表看出，系統消耗90.5 kJ/kg 的壓縮功，就可以回收利用2257.6 kJ/kg的潛熱，熱功比達到了24. 9。工質的熱焓僅增加0. 8%，但其溫度提高了13%，相當于輸入少量的高品位機械能，卻把大量的低品位熱能轉化成為可資利用的高品位熱能，從而提高了能源利用效率。

換熱器強化換熱技術

所謂換熱器傳熱過程的強化就是力求使換熱器在單位時間內、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。

應用強化傳熱技術的目的是為了進一步提高換熱設備的效率,減少能量傳遞過程中的不可逆損失,更合理更有效地利用能源,減少換熱面積,降低金屬消耗。

要求合理的設計、制造出高效的換熱器。

強化傳熱途徑分析

在換熱器中，提高傳熱性能的研究是指對傳熱的強化。

從強化傳熱的過程來劃分可以分為導熱過程的強化、對流傳熱過程的強化和輻射傳熱過程強化三大類，其中研究最多、應用最廣的是對流傳熱強化。

在冷流體和熱流體的進出口溫度一定時，通過改變換熱面的布臵來改變平均傳熱溫差。

但是由于受到受熱材料物理性質和實際工作條件的限制，平均傳熱溫差不可能太大，即傳熱平均溫差的增加是很有限的。

(2) 增大傳熱面積A

增加傳熱面積是研究最多的一種強化傳熱方法，是一種簡單且很有效的強化換熱途徑。

增加換熱面積的方法比較多，采用小管徑和擴展表面換熱面均可增加傳熱面積。

由以上可見，采用增加平均溫差以強化傳熱的途徑，其應用范圍有限。

用增加換熱面積是有效途徑，但同樣受到各種條件的限制，換熱面積不能增加過多。

提高傳熱系數成為提高換熱器換熱性能的主要方法。

傳熱系數和對流傳熱系數、管壁導熱系數、管壁厚度、污垢導熱系數有關，而管壁導熱系數和管壁厚度受材料規格、性能和換熱器運行工況的限制。

減小污垢的厚度或延緩垢層的形成以減小污垢熱阻與提高對流傳熱系數關系密切。

降膜蒸發器布液器研究進展

國內外學者大量研究實驗,普遍認為：布液器對原液分配的均匆程度及噴淋密度、液膜流動特性是影響降膜蒸發傳熱的主要因素。

目前主要存在的布液方式主要分為溢流型、插件型、噴淋型三種。

溢流型結構簡單，安裝方便、不易堵塞,但布膜效果難以保正，適用于液膜分布要求不高的場合；

插件型能夠保證液體在單管內布膜均勾，但不易保證液體均勾分配到所有換熱管上，且流動阻力大、易堵塞、安裝要求精度高，適于處理清潔物料的小型降膜蒸發器；

盤式分布器布液均勾,不易結坂,操作穩定,但制造成本高,適用于大型降膜蒸發器。

降膜蒸發技術已比較成熟，將其運用到MVR 熱泵系統上時需注意系統的匹配優化問題。

影響換熱管內溶液均勻成膜的溶液分布器是提高降膜蒸發器性能和可靠性關健問題之一。

適宜于降膜蒸發的換熱面新結構型式開發也逐漸成為人們感興趣的研究方向。

各種強化傳熱技術

當前應用于降膜蒸發管程強化傳熱的換熱管主要有波形管、橫紋管、螺旋槽紋管、縮放管、內插螺旋線圓管等。

分布分析,認為液膜形狀主要受表面張力影響,相對于光滑圓管,豎直螺旋槽紋管的液膜厚度更均勾,傳熱傳質性質更好。

光管和波紋管的平均傳熱膜分系數以及摩擦系數都隨液膜質量流量的增大而升高,而波紋管的傳熱系數比光管要高30%左右,壓降卻低于光管。

實驗結果證明液膜蒸發側的傳熱系數比光管高10%左右，隨著噴淋密度的增加,傳熱膜系數提高,并且波紋管能夠更好的布膜,減少了“干斑”現象,能有效提高傳熱系數,降低總功耗。

扭曲橢圓管換熱器特點：

扭曲橢圓管換熱器是種新型高效的換熱設備。將光滑圓管通過壓扁、沿軸線扭轉后獲得扭曲橢圓管。由于扭曲橢圓管截面形狀為橢圓形,每個扭矩的長軸之間可以相互支撐，在殼程形成特有的無折流板自支撐結構,并且形成螺旋形流道,實現殼側流體縱向螺旋流動,降低了流動阻力,強化殼側流體擾動;管程由于壓扁與扭曲作用,同樣為流體創造了螺旋形流道,流體受流道導引旋轉流動,能有效破壞邊界層,提高傳熱膜系數;由于離心力作用,使流體能有效貼壁,應用于管內降膜蒸發器中能避免干壁現象,扭曲橢圓管管型及自支撐結構。

扭曲橢圓管換熱器

扭曲橢圓管能夠在犧牲較小管程壓降的條件下換取較高的傳熱效率,對換熱器強化具有很大的作用。

針對MVRHP 系統中關鍵設備降膜蒸發器：

換熱管內液膜的成膜均勻程度和成膜厚度是降膜蒸發器安全高效工作的重要保證；

換熱管管壁出現液膜不均時，可能會產生蒸發效率降低，同時也可能造成換熱管局部溫度過高，導致局部液膜斷裂,進而出現“干壁”現象

MVR設備的核心-壓縮機的類型比較：

單級高速離心壓縮機特點：

流量大、可以達到1～300m3/s效率高、能耗低，壓縮機效率達到85%以上對蒸汽100%無污染、無需其他后處理使用壽命長、運行成本低振動小、噪聲低結構緊湊、維護方面壓力、溫度可調范圍廣、耗水少