第六节 真空浓缩装置的附属设备
? 主要包括：
–捕集器
–冷凝器
–水力喷射器
–蒸汽喷射器
–机械式抽真空装置
– 热压缩泵等 等
一、捕集器
? 安装在浓缩装置蒸发分离室顶部或侧面
? 主要作用：
– 防止蒸发过程中，形成之细微液滴被二次蒸
汽夹带逸出，达到汽液分离
– 减少料液损失，同时防止污染管道及其它浓
缩器的加热面
? 捕集器的类型,
– 惯性型
– 离心型
– 表面型
1．惯性型捕集器
? 原理：
– 在二次蒸汽流经通
道上, 放置若干挡
板, 使带料滴二次
蒸汽, 多次突然改
变方向, 同时与档
板碰撞
– 液滴惯性较大, 在
突然改变流向时,
便从汽流中甩去,
从而与汽体分离
? 缺点：阻力损失大
2．离心型捕集器 ? 原理：
– 带有液滴二次蒸汽沿
分离器壳壁成切线方向
导入, 汽流产生回转运
动
– 液滴在离心力作用下
被甩到分离器外壁, 沿
壁流下回蒸发室内, 二
次 蒸汽由顶部出口排出
– 在蒸汽速度很大 (一般
12—30m/s,真空状态
时, 达 60—70m/s)时,
操作性能才较好
? 缺点：阻力损失较大
(一般 40—100mmHg柱 )
3．表面型捕集器 ? 原理：
– 二次蒸汽通过多层金属
网或者磁圈等所组成的
捕集器，液滴被粘附在
其表面，而二次蒸汽流
过
? 特点：
– 适合汽流速度较小时采
用
– 阻力损失小
– 填料及金属网不易清洗，
故应用较少
4．捕集器之容积负荷计算：
?
式中 W——水的蒸发置，即二次蒸汽量 (公斤 /
小时 )
VB——二次蒸汽比容积 (米 3/公斤 )
VD——蒸汽分离室容积 (米 3)
一般离心式捕集器,A = 4000—4500(米 3/小
时 ·米 3)
? 其它类型捕集器,A = 8000—12000(米 3/小
时 ·米 3)
）米小时（米 33 / ???
D
B
V
VWA
二、冷凝器
? 作用：
– 将真空浓缩所产生二次蒸汽进行冷凝
– 将其中不凝结气体 (如空气, 二氧化碳等 )分
离
– 以减轻真空系统容积负荷, 保证达到所需要
真空度
? 型式：
– 大气式（ 混合式）
– 表面式
– 低水位
– 喷射式
(一 )大气式冷凝器（ 混合式）
? 1．原理：
–二次蒸汽由冷凝器下侧进入，向上通
过搁扳间隙，与从冷凝器上部进入冷
水逆流接触冷凝，从气压管排出
–不凝结气体由上端排出，进入气液分
离器，将料液分离后，被抽真空装置
吸取排入大气中
? 干式高位逆流冷凝器：被抽进真空
装置的不凝结气体是没有液滴
? 2,结构：用 钢板制成圆
筒
– 直径,400—2000mm,
高度 1200—5000mm
– 内装有淋水板, 板数 3—8
块, 板上有孔眼或无孔眼
的两种, 孔眼直径 2—
5mm
– 板间距 h＝ 400mm,每块
淋水板的面积为冷凝器断
面积的 60—75％
(二 )表面式冷凝器
? 系管 壳 式热
交换器间壁
传热
? 二次蒸汽在
管内流动,
冷却水在壳
层内流动,
呈逆流
1．工作原理：
? 与管壳式热交换器相同，
? 通过一层管壁间接传热，加上壁垢
之生成，两边最终温差较大
? 二次蒸汽之温度与冷却水之终温相
差达 10—12℃
? 2．缺点：
– 冷却效果不佳
– 除非冷凝掖有回收价值，否则冷却水
使用是不经济的
– 用作冷凝较少
(三 )低水位冷凝器
? 为降低大气压式冷凝
器高度, 其冷凝水排
出, 依靠抽水泵来完
成, 抽吸压头相当于
大气压力真空腿降低
高度
? 在蒸发器顶端接连真
空泵或蒸汽喷射泵,
下部用贮液糟和抽水
泵代替大气压力管
(四 )喷射式冷凝器
? 1,组成：
– 水力喷射器 ——喷咀，吸
气室，混合室，扩散室等
– 离心式水泵
? 2,两种作用：
– 冷凝
– 抽真空
3,工作原理
? 借助离心水泵动力，将水压入喷咀，喷
咀断面积小，以高速 (15—30m／ s)射入
混合室及扩散室，后进入排水管中
? 在喷咀出口处形成低压区，不断吸入二
次蒸汽
? 二次蒸汽和冷水间，有一定温度差，进
行热交换后
– 二次蒸汽凝结为冷凝水
– 夹带不凝结气体，随冷凝水一起排出
? 即达到冷凝，又起抽真空作用
4,结构
? 喷咀大小：
– 直径 16—20mm,大小与冷凝能力,
吸入冷水水质有关
– 水质较好, 冷凝能力较小时, 可采用
小直径喷咀
– 反之, 用较大直径喷咀
? 喷咀排列：
– 喷咀安装有一定倾角，并按同心圆排
列，一般 1—3圈
– 排列正确与否，与抽气效能有关
– 各喷咀中心软线汇集一点。否则抽气
作用的相互影响大，真空降
? 喉管：
–直径大小与操作真空度有关
–在 600—700mmHg柱真空度时，喉管截
面与喷咀出口总截面积之比为 3—4
–喉管长度为 50—70mm
–尾管不能水封时，可适当增加喉部长
度，为 70—100mm
? 导向板：
–防止高速水流冲击作用，在吸气室内
安装有流体导向板
–对水流起缓冲及分配作用
5．操作安装要求
? 操作时, 要求供水泵压力稳定, 以
建立稳定真空度
? 操作停止时, 先破坏浓缩罐内真空
度, 然后才关闭水泵, 避免冷却水
倒回至浓缩罐内
6．水力喷射器具备的优缺点
? 优点：
– 兼有冷凝器及抽真空作用，不必再配
置真空装置
– 结构简单，造价低
– 抽吸腐蚀性气体
– 安装高度低，与二次蒸汽排出管水平
方向直接连接
– 动率消耗小
? 主要缺点：
– 不能获得较高之真空度
? 真空度随水温之高低而变化
? 冷却水温度高时，冷却效果差
? 二次蒸汽冷凝量少，部分二次蒸汽与不凝结气体
一起吸人真空泵，使真空泵所建立的真空度下降
– 水泵运转时，实际功率消耗较大
7．安装注意事项如下：
? 二次蒸汽吸入管径，可按蒸汽流速 50—
80m/s范围选择管径，尽量减少阻力损失
? 从离心水泵至喷射器的冷水进入管路，
应尽量减少管件，使阻力损失减少
? 排水管要求垂直而无弯头，如必须曲折
时，折角不大于 45o，常用 30o，并转折不
得多于二次，排水管下端在水面下约
20mm
? 各接口要求严密，避免泄漏
8．冷却水消耗量
? 根据热量平衡计算，二次蒸汽冷凝所放
出热量等于冷却水所吸收热量
式中 D—二次蒸汽量 (公斤 /小时 )
i—二次蒸汽热焓 (焦 /公斤 )
i0—二次蒸汽冷凝热焓 (焦 /公斤 )
tK—冷却水出口温度 (开 )
tH—冷却水进口温度 (开 )
C—冷却水的比热 (焦 /公斤 ·开 )
小时）（公斤
）（
）（ /0
HK ttC
iiDW
?
??
三、真空装置
? （ 一 ） 作用,
– 真空状态
– 降低浓缩锅压力, 料液在低温下沸腾,
有利于提高食品的质量
– 抽取不凝结气体
? 浓缩装置中不凝结气体主要来自：
– 溶解在冷却水中空气
– 料液受热后分解出来气体
– 设备泄漏外界进入之空气
? 不凝结气体量，经验,
– 二次蒸汽量与冷却水量的 0.0025％ (重
量比 )
– 泄漏空气量按 1％考虑之二次蒸汽量
（二）真空装置型式
? 机械式真空泵,
– 往复式真空
– 水环式真空泵
? 喷射式泵,
– 水力喷射式
– 蒸汽喷射式
? 1,往复式真空泵：
? 组成：
– 机身
– 气缸
– 活塞
– 曲轴
– 连杆滑块
– 进排气阀门
? 种类：
– 湿式
– 干式
(1)湿式真空泵
? 常与湿式并流式冷凝器配套使用
? 通过活塞的往复运动，把冷凝器内
的冷却水及不凝结气体一起同时排
出，以保证系统的真空状态
? 在抽吸气体同时带有较多水汽，故
只能产生 80一 85％ 真空度
? 真空度 低、效率差、功率消耗大，
维护费高，目前较少使用
(2)干式真空泵
? 由滑阀活门代替上述吸入和排出阀
? 与干式逆流式冷凝器配套使用
? 仅把冷凝器中之不凝结气体抽出，建立
真空度 达 96—99.9％
? 较湿式真空泵使用广泛，但占地面积大，
维护费用较多
? 在电机驱动下，通过曲轴连杆作用，
使汽缸内活塞作往复运动
? 活塞一端由真空系统吸入气体，由
另一端将吸入汽缸内气体，通过汽
阀箱，再由排汽管排到大气中去
? 在整个进排气循环过程中，活塞起
驱动作用，进排气阀片起逆止作用
? 当活塞不断作往复运动，真空系统
中气体就不断被抽除，达到所需真
空度
2．水环式真空泵
? 构造：一种湿式真空泵
? 主要部分,泵体和泵壳组成的工作室 。 泵
体由轮壳与叶片组成, 是一个呈放射状
的均匀分布叶片的叶轮 。 它偏心地装在
圆形的工作室内
? 泵体和壳体由铸铁制造, 构成工作室,
上面有进, 排气口, 下面有放水螺栓,
泵体轴与壳间有填料密封, 泵壳侧面有
螺丝孔, 用以补充工作室因蒸发和其消
耗的用水
? 铸铁叶轮，有 12个叶片呈放射状均
匀分布，有平衡孔平衡轴向力，叶
轮靠键与轴连接
? 轴为优质碳钢制成，支承在两个滚
珠轴承上，右端有弹性联铀器与电
动机直连
工作过程
? 泵起动前，工作室内灌半满水
? 当叶轮旋转，由于离心力作用将水甩至
工作壁形成一个旋转水环
? 水环上部内表面与轮壳相切，形成一个
月牙形空间
? 在叶轮旋转前半转中，水环内表面逐渐
与轮壳离开，各片间的空隙逐渐扩大，
这样空气从吸入口被吸入而形成真空
? 后半转中水环内表面逐渐与轮壳接
近，叶片间空间逐渐减少
? 各叶片间空气被压缩并从排气口被
排出
? 叶轮每转一周，叶片间容积即改变
一次，由扩大到缩小，不断旋转，
空气也就不断抽吸进和排出外界，
而吸气管 (真空系统 )即抽成真空
? 优点：
– 结构简单，紧凑，没有活门，耐用
– 易于制造，操作可靠
– 转速较高，可与电机直联，内部不需
润滑，使排出气体不受油污
– 排气量较均匀，形成真空稳定
? 缺点：
– 因高速运转，水冲击使泵体及叶轮叶
片摩损，造成真空降低，并需经常更
换叶片
– 功率消耗较大
– 最高真空度可达 85％
3,喷射式真空泵
? 种类：
– 水力喷射泵
– 蒸汽喷射泵
? 蒸汽喷射泵构造
– 与水力喷射器相似, 主要不同是采用
较高压力的水蒸汽作动力源
– 由喷嘴, 混合室, 扩散器组成
– 喷咀材料为不锈钢
原理：
? 工作蒸汽通过喷嘴后，势能转化成动能，以超
音速度喷入混合室
? 此时混合室内喷嘴出口处压强较低，将被抽气
体吸入混合室，被抽气体和高速汽流混合，并
从汽流中获得部分动能
? 混合后气流进入扩压器，动能再转化成势能 —
—即流动速度沿轴线流向逐渐降低，而温度与
压强沿轴线流向逐渐升高，直至升高到排至大
气或排至下一级泵所需的压强
? 由于被抽真空室压强比混合室压强稍高，从而
使真空室内处在一定真空度下的被抽介质，连
续的被排送至大气或下一级泵
? 为提高真空度，采用多级串联组合蒸汽喷射泵
? 为提高效率，减少蒸汽耗量，各级泵间
配置冷凝器 (混合式冷凝器 )，以减少后一
级泵的负荷
? 蒸汽喷射泵真空度：
– 单级最高 650一 720毫米汞柱
– 双级 730一 750毫米汞柱，最好在两级间设置
中间冷疑器
– 三级 755—758毫米汞柱
安装：
? 各级喷射泵多与混合式冷凝器相连，
以提高效率，减少高压蒸汽耗量
? 冷却水通入冷凝器内，喷洒成柱状
冷水幕，以冷凝水蒸汽 (二次蒸汽 )
高度：
? 带有冷凝器的喷射泵高度，根据冷凝器
内真空度的高低而定
? 从地面到冷凝器出水口高度大于 10米，
否则因冷凝器内处于真空状态，而外界
为 1绝对大气压，冷却水不能自然排除，
导致真空度破坏或发生其它事故
? 如降低其高度，可选用适当型式泵抽取
冷却水，高度降低必须保证有相应真空
度，水泵运行正常抽水稳定
多级蒸汽喷射泵的操作：
? 起动前，为加快真空度到达时间，可用
直接蒸汽通入蒸发器内，先将内部空气
排出，然后关闭蒸汽阀，接着再做蒸汽
喷射泵启动工作
? 先打开两泵间中间冷凝器冷却水阀门
? 启动最后一级蒸汽喷射泵 (即吸入真空度
最低泵 )，然后往前逐级起动
? 停车时先关闭第一级喷射泵 (即吸入真空
最高泵 )，然后往后逐级关闭
? 操作时，注意冷凝器中冷却水的排出速
度，适当加减冷却水量 (真空度波动调节 )
? 冷却水用量大时，二次蒸汽冷凝效果好，
抽真空效率高，蒸汽耗量少
? 停车时，先破坏浓缩罐内之真空，然后
慢慢关闭各级蒸汽喷射泵，以免冷水倒
流
优缺点：
? 优点,
– 抽气量大，真空度高
– 安装运行和维修简单，价格便宜，占
地面积 小
? 缺点：
– 蒸汽压力较高 (6—9绝对大气压 )
– 蒸汽量要稳定, 需较长时间运转, 才
能达到所需的真空度 (30分钟 )
–排出气体还有微小压力 (约 0.1大气压排
入大气层 ）
第七节 真空浓缩设备主要工艺计算
? 一、物料衡算
? （一）单效浓缩设备
式中 W——蒸发之水分 (或二次蒸汽 )量
(公斤 /小时 )
S——料液进料量 (公斤 /小时 )
B0——原料液浓度 (％ )
B1——浓缩液浓度 (％ )
小时））（公斤（ /1
1
0
B
BSW ??
? （二）多效浓缩设备
? 1．蒸发水分量
式中 Bn——末效料液浓度 (％ )
? 2．最终产品的量
? 3,料液最终浓度
式中 W1,W2,W3……Wn ——各效所蒸发
的水分量 (公斤 /小时）
小时））（公斤（ /1 0
nB
BSW ??
小时）（公斤 /0
n
n B
BSS ??
）（ %
)( 21
0
n
n WWWS
BSB
?????????
??
二、热量计算
? 蒸汽消耗：
? 单效：
式中 Q总 —消耗的总热能
i1—加热蒸汽热焓（焦 /公斤 )
iK—加热蒸汽冷凝水之热焓 (焦 /公斤 )
? 多效：第一效加热蒸汽量 (p192)
小时）（公斤总 /
1 Kii
QD
?
?
小时）（公斤 /1 A BWD ??
三、蒸发室直径及高度计算：
? 直径：
? 容积：
? 截面积：
? 高度：
)(
3600
4 0
0 米
??
?
?
W
VD
d
?
)(
0
米?? ?? DV
)(
43600
2
2
00
米d
W
DF ??
??
? ?
?
)(4 2 米dVFVH ???? ?
自学
? 例题,P196
? 第八节 12吨 /日番茄酱真空浓缩设备
? 主要包括：
–捕集器
–冷凝器
–水力喷射器
–蒸汽喷射器
–机械式抽真空装置
– 热压缩泵等 等
一、捕集器
? 安装在浓缩装置蒸发分离室顶部或侧面
? 主要作用：
– 防止蒸发过程中，形成之细微液滴被二次蒸
汽夹带逸出，达到汽液分离
– 减少料液损失，同时防止污染管道及其它浓
缩器的加热面
? 捕集器的类型,
– 惯性型
– 离心型
– 表面型
1．惯性型捕集器
? 原理：
– 在二次蒸汽流经通
道上, 放置若干挡
板, 使带料滴二次
蒸汽, 多次突然改
变方向, 同时与档
板碰撞
– 液滴惯性较大, 在
突然改变流向时,
便从汽流中甩去,
从而与汽体分离
? 缺点：阻力损失大
2．离心型捕集器 ? 原理：
– 带有液滴二次蒸汽沿
分离器壳壁成切线方向
导入, 汽流产生回转运
动
– 液滴在离心力作用下
被甩到分离器外壁, 沿
壁流下回蒸发室内, 二
次 蒸汽由顶部出口排出
– 在蒸汽速度很大 (一般
12—30m/s,真空状态
时, 达 60—70m/s)时,
操作性能才较好
? 缺点：阻力损失较大
(一般 40—100mmHg柱 )
3．表面型捕集器 ? 原理：
– 二次蒸汽通过多层金属
网或者磁圈等所组成的
捕集器，液滴被粘附在
其表面，而二次蒸汽流
过
? 特点：
– 适合汽流速度较小时采
用
– 阻力损失小
– 填料及金属网不易清洗，
故应用较少
4．捕集器之容积负荷计算：
?
式中 W——水的蒸发置，即二次蒸汽量 (公斤 /
小时 )
VB——二次蒸汽比容积 (米 3/公斤 )
VD——蒸汽分离室容积 (米 3)
一般离心式捕集器,A = 4000—4500(米 3/小
时 ·米 3)
? 其它类型捕集器,A = 8000—12000(米 3/小
时 ·米 3)
）米小时（米 33 / ???
D
B
V
VWA
二、冷凝器
? 作用：
– 将真空浓缩所产生二次蒸汽进行冷凝
– 将其中不凝结气体 (如空气, 二氧化碳等 )分
离
– 以减轻真空系统容积负荷, 保证达到所需要
真空度
? 型式：
– 大气式（ 混合式）
– 表面式
– 低水位
– 喷射式
(一 )大气式冷凝器（ 混合式）
? 1．原理：
–二次蒸汽由冷凝器下侧进入，向上通
过搁扳间隙，与从冷凝器上部进入冷
水逆流接触冷凝，从气压管排出
–不凝结气体由上端排出，进入气液分
离器，将料液分离后，被抽真空装置
吸取排入大气中
? 干式高位逆流冷凝器：被抽进真空
装置的不凝结气体是没有液滴
? 2,结构：用 钢板制成圆
筒
– 直径,400—2000mm,
高度 1200—5000mm
– 内装有淋水板, 板数 3—8
块, 板上有孔眼或无孔眼
的两种, 孔眼直径 2—
5mm
– 板间距 h＝ 400mm,每块
淋水板的面积为冷凝器断
面积的 60—75％
(二 )表面式冷凝器
? 系管 壳 式热
交换器间壁
传热
? 二次蒸汽在
管内流动,
冷却水在壳
层内流动,
呈逆流
1．工作原理：
? 与管壳式热交换器相同，
? 通过一层管壁间接传热，加上壁垢
之生成，两边最终温差较大
? 二次蒸汽之温度与冷却水之终温相
差达 10—12℃
? 2．缺点：
– 冷却效果不佳
– 除非冷凝掖有回收价值，否则冷却水
使用是不经济的
– 用作冷凝较少
(三 )低水位冷凝器
? 为降低大气压式冷凝
器高度, 其冷凝水排
出, 依靠抽水泵来完
成, 抽吸压头相当于
大气压力真空腿降低
高度
? 在蒸发器顶端接连真
空泵或蒸汽喷射泵,
下部用贮液糟和抽水
泵代替大气压力管
(四 )喷射式冷凝器
? 1,组成：
– 水力喷射器 ——喷咀，吸
气室，混合室，扩散室等
– 离心式水泵
? 2,两种作用：
– 冷凝
– 抽真空
3,工作原理
? 借助离心水泵动力，将水压入喷咀，喷
咀断面积小，以高速 (15—30m／ s)射入
混合室及扩散室，后进入排水管中
? 在喷咀出口处形成低压区，不断吸入二
次蒸汽
? 二次蒸汽和冷水间，有一定温度差，进
行热交换后
– 二次蒸汽凝结为冷凝水
– 夹带不凝结气体，随冷凝水一起排出
? 即达到冷凝，又起抽真空作用
4,结构
? 喷咀大小：
– 直径 16—20mm,大小与冷凝能力,
吸入冷水水质有关
– 水质较好, 冷凝能力较小时, 可采用
小直径喷咀
– 反之, 用较大直径喷咀
? 喷咀排列：
– 喷咀安装有一定倾角，并按同心圆排
列，一般 1—3圈
– 排列正确与否，与抽气效能有关
– 各喷咀中心软线汇集一点。否则抽气
作用的相互影响大，真空降
? 喉管：
–直径大小与操作真空度有关
–在 600—700mmHg柱真空度时，喉管截
面与喷咀出口总截面积之比为 3—4
–喉管长度为 50—70mm
–尾管不能水封时，可适当增加喉部长
度，为 70—100mm
? 导向板：
–防止高速水流冲击作用，在吸气室内
安装有流体导向板
–对水流起缓冲及分配作用
5．操作安装要求
? 操作时, 要求供水泵压力稳定, 以
建立稳定真空度
? 操作停止时, 先破坏浓缩罐内真空
度, 然后才关闭水泵, 避免冷却水
倒回至浓缩罐内
6．水力喷射器具备的优缺点
? 优点：
– 兼有冷凝器及抽真空作用，不必再配
置真空装置
– 结构简单，造价低
– 抽吸腐蚀性气体
– 安装高度低，与二次蒸汽排出管水平
方向直接连接
– 动率消耗小
? 主要缺点：
– 不能获得较高之真空度
? 真空度随水温之高低而变化
? 冷却水温度高时，冷却效果差
? 二次蒸汽冷凝量少，部分二次蒸汽与不凝结气体
一起吸人真空泵，使真空泵所建立的真空度下降
– 水泵运转时，实际功率消耗较大
7．安装注意事项如下：
? 二次蒸汽吸入管径，可按蒸汽流速 50—
80m/s范围选择管径，尽量减少阻力损失
? 从离心水泵至喷射器的冷水进入管路，
应尽量减少管件，使阻力损失减少
? 排水管要求垂直而无弯头，如必须曲折
时，折角不大于 45o，常用 30o，并转折不
得多于二次，排水管下端在水面下约
20mm
? 各接口要求严密，避免泄漏
8．冷却水消耗量
? 根据热量平衡计算，二次蒸汽冷凝所放
出热量等于冷却水所吸收热量
式中 D—二次蒸汽量 (公斤 /小时 )
i—二次蒸汽热焓 (焦 /公斤 )
i0—二次蒸汽冷凝热焓 (焦 /公斤 )
tK—冷却水出口温度 (开 )
tH—冷却水进口温度 (开 )
C—冷却水的比热 (焦 /公斤 ·开 )
小时）（公斤
）（
）（ /0
HK ttC
iiDW
?
??
三、真空装置
? （ 一 ） 作用,
– 真空状态
– 降低浓缩锅压力, 料液在低温下沸腾,
有利于提高食品的质量
– 抽取不凝结气体
? 浓缩装置中不凝结气体主要来自：
– 溶解在冷却水中空气
– 料液受热后分解出来气体
– 设备泄漏外界进入之空气
? 不凝结气体量，经验,
– 二次蒸汽量与冷却水量的 0.0025％ (重
量比 )
– 泄漏空气量按 1％考虑之二次蒸汽量
（二）真空装置型式
? 机械式真空泵,
– 往复式真空
– 水环式真空泵
? 喷射式泵,
– 水力喷射式
– 蒸汽喷射式
? 1,往复式真空泵：
? 组成：
– 机身
– 气缸
– 活塞
– 曲轴
– 连杆滑块
– 进排气阀门
? 种类：
– 湿式
– 干式
(1)湿式真空泵
? 常与湿式并流式冷凝器配套使用
? 通过活塞的往复运动，把冷凝器内
的冷却水及不凝结气体一起同时排
出，以保证系统的真空状态
? 在抽吸气体同时带有较多水汽，故
只能产生 80一 85％ 真空度
? 真空度 低、效率差、功率消耗大，
维护费高，目前较少使用
(2)干式真空泵
? 由滑阀活门代替上述吸入和排出阀
? 与干式逆流式冷凝器配套使用
? 仅把冷凝器中之不凝结气体抽出，建立
真空度 达 96—99.9％
? 较湿式真空泵使用广泛，但占地面积大，
维护费用较多
? 在电机驱动下，通过曲轴连杆作用，
使汽缸内活塞作往复运动
? 活塞一端由真空系统吸入气体，由
另一端将吸入汽缸内气体，通过汽
阀箱，再由排汽管排到大气中去
? 在整个进排气循环过程中，活塞起
驱动作用，进排气阀片起逆止作用
? 当活塞不断作往复运动，真空系统
中气体就不断被抽除，达到所需真
空度
2．水环式真空泵
? 构造：一种湿式真空泵
? 主要部分,泵体和泵壳组成的工作室 。 泵
体由轮壳与叶片组成, 是一个呈放射状
的均匀分布叶片的叶轮 。 它偏心地装在
圆形的工作室内
? 泵体和壳体由铸铁制造, 构成工作室,
上面有进, 排气口, 下面有放水螺栓,
泵体轴与壳间有填料密封, 泵壳侧面有
螺丝孔, 用以补充工作室因蒸发和其消
耗的用水
? 铸铁叶轮，有 12个叶片呈放射状均
匀分布，有平衡孔平衡轴向力，叶
轮靠键与轴连接
? 轴为优质碳钢制成，支承在两个滚
珠轴承上，右端有弹性联铀器与电
动机直连
工作过程
? 泵起动前，工作室内灌半满水
? 当叶轮旋转，由于离心力作用将水甩至
工作壁形成一个旋转水环
? 水环上部内表面与轮壳相切，形成一个
月牙形空间
? 在叶轮旋转前半转中，水环内表面逐渐
与轮壳离开，各片间的空隙逐渐扩大，
这样空气从吸入口被吸入而形成真空
? 后半转中水环内表面逐渐与轮壳接
近，叶片间空间逐渐减少
? 各叶片间空气被压缩并从排气口被
排出
? 叶轮每转一周，叶片间容积即改变
一次，由扩大到缩小，不断旋转，
空气也就不断抽吸进和排出外界，
而吸气管 (真空系统 )即抽成真空
? 优点：
– 结构简单，紧凑，没有活门，耐用
– 易于制造，操作可靠
– 转速较高，可与电机直联，内部不需
润滑，使排出气体不受油污
– 排气量较均匀，形成真空稳定
? 缺点：
– 因高速运转，水冲击使泵体及叶轮叶
片摩损，造成真空降低，并需经常更
换叶片
– 功率消耗较大
– 最高真空度可达 85％
3,喷射式真空泵
? 种类：
– 水力喷射泵
– 蒸汽喷射泵
? 蒸汽喷射泵构造
– 与水力喷射器相似, 主要不同是采用
较高压力的水蒸汽作动力源
– 由喷嘴, 混合室, 扩散器组成
– 喷咀材料为不锈钢
原理：
? 工作蒸汽通过喷嘴后，势能转化成动能，以超
音速度喷入混合室
? 此时混合室内喷嘴出口处压强较低，将被抽气
体吸入混合室，被抽气体和高速汽流混合，并
从汽流中获得部分动能
? 混合后气流进入扩压器，动能再转化成势能 —
—即流动速度沿轴线流向逐渐降低，而温度与
压强沿轴线流向逐渐升高，直至升高到排至大
气或排至下一级泵所需的压强
? 由于被抽真空室压强比混合室压强稍高，从而
使真空室内处在一定真空度下的被抽介质，连
续的被排送至大气或下一级泵
? 为提高真空度，采用多级串联组合蒸汽喷射泵
? 为提高效率，减少蒸汽耗量，各级泵间
配置冷凝器 (混合式冷凝器 )，以减少后一
级泵的负荷
? 蒸汽喷射泵真空度：
– 单级最高 650一 720毫米汞柱
– 双级 730一 750毫米汞柱，最好在两级间设置
中间冷疑器
– 三级 755—758毫米汞柱
安装：
? 各级喷射泵多与混合式冷凝器相连，
以提高效率，减少高压蒸汽耗量
? 冷却水通入冷凝器内，喷洒成柱状
冷水幕，以冷凝水蒸汽 (二次蒸汽 )
高度：
? 带有冷凝器的喷射泵高度，根据冷凝器
内真空度的高低而定
? 从地面到冷凝器出水口高度大于 10米，
否则因冷凝器内处于真空状态，而外界
为 1绝对大气压，冷却水不能自然排除，
导致真空度破坏或发生其它事故
? 如降低其高度，可选用适当型式泵抽取
冷却水，高度降低必须保证有相应真空
度，水泵运行正常抽水稳定
多级蒸汽喷射泵的操作：
? 起动前，为加快真空度到达时间，可用
直接蒸汽通入蒸发器内，先将内部空气
排出，然后关闭蒸汽阀，接着再做蒸汽
喷射泵启动工作
? 先打开两泵间中间冷凝器冷却水阀门
? 启动最后一级蒸汽喷射泵 (即吸入真空度
最低泵 )，然后往前逐级起动
? 停车时先关闭第一级喷射泵 (即吸入真空
最高泵 )，然后往后逐级关闭
? 操作时，注意冷凝器中冷却水的排出速
度，适当加减冷却水量 (真空度波动调节 )
? 冷却水用量大时，二次蒸汽冷凝效果好，
抽真空效率高，蒸汽耗量少
? 停车时，先破坏浓缩罐内之真空，然后
慢慢关闭各级蒸汽喷射泵，以免冷水倒
流
优缺点：
? 优点,
– 抽气量大，真空度高
– 安装运行和维修简单，价格便宜，占
地面积 小
? 缺点：
– 蒸汽压力较高 (6—9绝对大气压 )
– 蒸汽量要稳定, 需较长时间运转, 才
能达到所需的真空度 (30分钟 )
–排出气体还有微小压力 (约 0.1大气压排
入大气层 ）
第七节 真空浓缩设备主要工艺计算
? 一、物料衡算
? （一）单效浓缩设备
式中 W——蒸发之水分 (或二次蒸汽 )量
(公斤 /小时 )
S——料液进料量 (公斤 /小时 )
B0——原料液浓度 (％ )
B1——浓缩液浓度 (％ )
小时））（公斤（ /1
1
0
B
BSW ??
? （二）多效浓缩设备
? 1．蒸发水分量
式中 Bn——末效料液浓度 (％ )
? 2．最终产品的量
? 3,料液最终浓度
式中 W1,W2,W3……Wn ——各效所蒸发
的水分量 (公斤 /小时）
小时））（公斤（ /1 0
nB
BSW ??
小时）（公斤 /0
n
n B
BSS ??
）（ %
)( 21
0
n
n WWWS
BSB
?????????
??
二、热量计算
? 蒸汽消耗：
? 单效：
式中 Q总 —消耗的总热能
i1—加热蒸汽热焓（焦 /公斤 )
iK—加热蒸汽冷凝水之热焓 (焦 /公斤 )
? 多效：第一效加热蒸汽量 (p192)
小时）（公斤总 /
1 Kii
QD
?
?
小时）（公斤 /1 A BWD ??
三、蒸发室直径及高度计算：
? 直径：
? 容积：
? 截面积：
? 高度：
)(
3600
4 0
0 米
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W
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2
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自学
? 例题,P196
? 第八节 12吨 /日番茄酱真空浓缩设备
