Evaporator sering diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Media pemanas dipisahkan dari penguapan cairan dengan pemanasan tubular permukaan. 2. Media pemanas dibatasi oleh koil, jaket, dinding ganda, plat, dll. 3. Media pemanas dibawa ke dalam kontak langsung dengan penguapan cair 4. Pemanasan dengan radiasi matahari. Evaporator
dengan
pemanasan
permukaan
tubular
mendominasi
lapangan. Peredaran cairan melewati permukaan dapat dirangsang dengan cara direbus (sirkulasi alami) atau dengan metode mekanis (sirkulasi paksa). Dalam sirkulasi paksa, mungkin mendidih me ndidih atau mungkin tidak terjadi pada permukaan pemanasan. Evaporator solar membutuhkan membutuhkan lahan yang luas dan baku relatif murah materi, karena kebocoran kolam dapat cukup berarti. Penguapan surya umumnya layak hanya untuk penguapan air asin alami, dan kemudian hanya saat air uap menguap ke atmosfer dan tidak di-recovery di-recovery.. Evaporator dapat dioperasikan secara batch atau kontinyu. Kebanyakan evaporator sistem dirancang untuk terus beroperasi. Operasi batch kadang-kadang dipekerjakan ketika sejumlah sejuml ah kecil harus menguap. Operasi batch pada umumnya membutuhkan
lebih
banyak
energi
daripada
operasi
terus-menerus.
Evaporator Batch, tegasnya, dioperasikan sedemikian rupa sehingga mengisi, menguap, dan pengosongan adalah langkah-langkah berturut-turut. Metode ini membutuhkan penguapan penguapan bahwa tubuh cukup cukup besar untuk menahan muatan seluruh umpandan elemen pemanas ditempatkan cukup rendah untuk tidak ditemukan ketika volume direduksi menjadi produk. Operasi batch dapat di gunakan untuk sistem kecil, untuk produk yang memerlukan waktu tinggal yang besar, atau untuk produk yang sulit untuk menanganinya. Sebuah metode yang lebih sering operasi semibatch di mana umpan secara terus menerus ditambahkan untuk mempertahankan tingkat cairan konstan sampai muatan seluruh mencapai konsentrasi akhir. Kontinyu-batch evaporator biasanya memiliki umpan terus menerus, dan selama setidaknya bagian dari siklus, debit terus menerus. Satu metode operasi adalah mensirkulasikan dari tangki penyimpanan ke evaporator
dan kembali sampai seluruh tangki pada konsentrasi tertentu dan kemudian menyelesaikan penguapan dalam batch. Evaporator kontinyu memiliki feed kontinyu dan debit. Konsentrasi dari kedua umpandan debit tetap konstan selama operasi.
1.
Bejana Berjaket
Ketika cairan harus diuapkan dalam skala kecil, operasi sering dicapai dalam beberapa bentuk bejana berjaket. Ini mungkin dalam sebuah operasi batch atau kontinyu. Tingkat perpindahan panas secara umum lebih rendah daripada jenis lain evaporator dan hanya pada permukaan perpindahan panas tertentu. Jaket mungkin beberapa jenis: jaket konvensional (dibentuk dengan yang lain silinder konsentris untuk bejana), dimpled jackets, patterned plate jackets, , dan jaket koil setengah-pipa. Variasinya menyediakan banyak fleksibilitas dalam pilihan medium transfer panas. Evaporator berjaket digunakan ketika produk ini sangat kental, batch yang kecil, baik pencampuran diperlukan, kemudahan pembersihan penting, atau peralatan glasslined yang diperlukan.
Gambar 1. Bejana Berjaket (Minton, 1996)
2.
Koil
Penguapan juga dapat terjadi di dalam kumparan dengan media pemanas luar koil. Downflow atau upflow proses dapat diberikan. Gambar 2 menunjukkan unit downflow khas dengan proses di dalam kumparan heliks. Koil digunakan untuk alasan berikut: 1. kapasitas kecil 2. produk sulit untuk menangani 3. tekanan operasi yang tinggi baik untuk proses atau cairan pemanas 4. aliran spiral digunakan untuk meningkatkan perpindahan panas atau mengurangi fouling .
Gambar 2. Tipe Downflow pada Helical Coil A, produk; B, uap; C, konsentrasi; D, heating steam; E, kondensat; 1, liquid distributor; 2, heating chamber; 3, separator (Minton, 1996)
3.
Horizontal Tube Evaporator
Jenis ini jarang digunakan kecuali untuk aplikasi khusus . Desain evaporator yang paling sederhana adalah pengaturan tabung shell dan horizontal dengan
pemanasan menengah dalam tabung terendam dan penguapan di sisi shell. Tabung biasanya 7 /8 inci ke l-1/2 inci dengan diameter dan panjang 4 sampai 16 feet. Luas maksimum dalam desain layak adalah sekitar 5.000 feet 2. Berkas tabung tidak dapat dilepas. Tabung kadang-kadang lebih besar dari spasi normal untuk memudahkan pembersihan. Paling baik diterapkan untuk penguapan kapasitas kecil, untuk cairan murni atau nonscaling , headroom terbatas, atau dengan unjukpaksa dimana scale dapat dihilangkan dengan desain shocking benttube termal.
Gambar 3. Horizontal Tube Evaporator A, steam inlet; B, vent for noncondensed gases; C, condensate outlets; D, liquor inlet; E, l iquor outlet; F, sight glasses; G, vapor outlet. (Minton. 1996)
4.
Horizontal Spray-Film Evaporators
Cocok untuk multi-effect dan
uap
dikompresi.
Pada
dasarnya
cairan
didistribusikan oleh resirkulasi melalui sistem semprotan. Cairan disemprotkan jatuh oleh gravitasi dari tabung ke tabung. Keuntungan meliputi: 1. noncondensables lebih mudah dibuang. 2. distribusi mudah dicapai. 3. Pemerataan konsentrasi tidak diperlukan. 4. pemisahan uap mudah dicapai. 5. operasi yang handal. 6. mudah dibersihkan kimia. Kerugian meliputi: 1. terbatas operasi rentang viskositas. 2. kristal dapat merusak tabung 3. tidak dapat digunakan untuk konstruksi sanitasi 4. lebih banyak ruang lantai diperlukan 5. lebih mahal untuk konstruksi paduan mahal 6. aplikasi yang terbatas untuk sekali-melalui penguapan.
Gambar 4. Horizontal Spray-Film Evaporator (Minton, 1996)
5.
Short Tube Vertical Evaporators
Yang pertama kali dibangun oleh Robert dan evaporator tabung vertikal sering disebut tipe Robert. Ini menjadi begitu umum bahwa evaporator ini kadang-kadang dikenal sebagai evaporator standar. Hal ini juga disebut calandria. Panjang tabung 4 sampai 10 feet, diameter sering 2 sampai 3 inci , yang terletak vertikal di dalam uap tertutup oleh shell silinder. Tabung vertikal pertama evaporator dibangun tanpa downcomer . Ini tidak pernah memuaskan, dan downcomer pusat muncul sangat awal. Ada banyak alternatif untuk yang downcomer center ; penampang yang berbeda, downcomers eksentrik terletak, sejumlah downcomers tersebar di tata letak tabung, downcomers luar tubuh evaporator. Sirkulasi cairan melewati permukaan pemanasan yang disebabkan oleh mendidih (sirkulasi alami). Tingkat sirkulasi melalui evaporator ini berkali-kali tingkat feed . Karena itu diperlukan untuk memungkinkan aliran cairan dari bagian atas tubesheet ke tubesheet bawah. Daerah aliran downcomer umumnya sekitar sama dengan luas daerah aliran tubular. Downcomers harus menjadi ukuran untuk meminimalkan perampokan cair di atas tubesheet dalam rangka meningkatkan perpindahan panas, dinamika fluida, dan meminimalkan berbusa. Untuk alasan ini, beberapa downcomers kecil berserakan sekitaran tabung sering desain yang lebih baik.
Gambar 5. Short Tube Vertical Evaporators (Minton, 1996)
Beberapa jenis evaporator yang menggunakan sistem tabung vertikal pendek
Gambar 6. Basket Vertical Evaporator (Minton, 1996)
Gambar 7. Incline Tube Evaporator (Minton, 1996)
Gambar 8. Propeller Calandria Evaporator (Minton, 1996) Short Tube Vertical Evaporators menawarkan beberapa keuntungan: headroom rendah, kecepatan transfer panas tinggi pada perbedaan suhu tinggi, kemudahan membersihkan, dan investasi awal rendah. Kerugian meliputi ruang lantai tinggi dan berat, relatif tinggi perampokan cairan, dan transfer panas rendah di perbedaan suhu rendah atau viskositas tinggi. Sistem sirkulasi alami tidak cocok untuk operasi pada vakum tinggi. Short Tube Vertical Evaporators baik diterapkan saat menguap cairan bening, cairan skala ringan membutuhkan pembersihan mekanik, produk kristal ketika propelller digunakan, dan untuk beberapa produk berbusa cenderung Calandrias digunakan. Setelah dianggap "standar," evaporator tabung pendek vertikal sebagian besar telah digantikan oleh unit vertikal tabung panjang.
6.
Long Tube Vertical Evaporator
Dapat dioperasikan sebagai once-through atau mungkin sistem sirkulasi. Panjang tabung adalah 16 sampai 30 feet dan waktu tinggal hanya beberapa detik dengan tingkat resirkulasi harus dipertahankan. Deflektor sering disediakan dalam tubuh uap dan tabung panjang 12 sampai 20 meter. Sistem resirkulasi dapat dioperasikan batch atau kontinyu. Sirkulasi cairan di permukaan perpindahan panas
tergantung pada mendidih. Suhu cairan dalam tabung jauh dari seragam dan relatif sulit untuk diprediksi. Evaporator ini kurang sensitif terhadap perubahan kondisi operasi pada perbedaan suhu tinggi dari pada perbedaan suhu yang lebih rendah. Efek dari hidrostatis pada titik didih cukup untuk unit tabung panjang.
Gambar 9. Long Tube Vertical Evaporator (Minton, 1996)
Beberapa jenis evaporator yang menggunakan sistem tabung vertikal panjang
Gambar 10. Falling Film Evaporator (Minton, 1996)
Gambar 11. Rising-Falling Film Evaporator (Minton, 1996)
Ditawarkan beberapa keuntungan: biaya rendah, unit besar, perampokan rendah, lantai ruang kecil, perpindahan panas yang baik atas berbagai operasi. Kerugian meliputi: headroom tinggi, resirkulasi sering diperlukan,dan umumnya tidak cocok untuk pengasinan. Paling baik diterapkan ketika menangani cairan bening, cairan berbusa, cairan korosif, dan beban penguapan besar. Falling Film Evaporator cocok untuk materi senstif panas sensitif atau untuk aplikasi vakum tinggi, untuk bahan viskos dan perbedaan suhu rendah.
7.
Forced Circulation Evaporators
Evaporator di mana sirkulasi dipertahankan, terlepas dari tingkat penguapan atau panas, dengan memompa cairan melalui elemen pemanas dengan penguapan yang relatif rendah per lulus yang cocok untuk berbagai macam aplikasi.Sistem sirkulasi paksa adalah yang paling mudah untuk menganalisis dan memungkinkan fungsi perpindahan panas, pemisahan uap-cair, dan kristalisasi untuk dipisahkan. Sistem sirkulasi paksa umumnya lebih mahal daripada sistem sirkulasi alami. Oleh karena itu dan hanya digunakan bila diperlukan.
Gambar 12. Forced Circulation Evaporator dengan Internal Heating Element: A, Heating Element; B, Vapor Head: C, Liquor-Return Pipe; D, Circulating Pump; E, Deflector: F, Cylindrical Baffle; G, Noncondensed gas Vent; H, Condensate Outlet. (Minton, 1996)
Gambar 13. Forced Circulation Evaporator dengan External Horizontal Heating Surface (Minton, 1996)
Sebuah pilihan sirkulasi paksa dapat dibuat hanya setelah menyeimbangkan biaya energi pompa, yang biasanya tinggi, dengan peningkatan kecepatan transfer panas atau penurunan biaya pemeliharaan. Kecepatan tabung hanya dibatasi oleh biaya memompa dan oleh erosi pada kecepatan tinggi. Kecepatan tabung biasanya dalam kisaran 5 sampai 15 meter per detik. Kadang-kadang cairan dipompa diperbolehkan untuk menguapkan dalam tabung. Hal ini sering memberikan kecepatan transfer panas yang lebih tinggi tetapi meningkatkan kemungkinan fouling . Karenanya jenis evaporator jarang digunakan kecuali headroom adalah terbatas atau cairan tidak scale, garam, atau permukaan busuk. Mayoritas aplikasi yang dirancang sedemikian penguapan yang tidak terjadi pada tabung. Sebaliknya, cairan proses diresirkulasi dengan memompa, dipanaskan di bawah tekanan untuk mencegah mendidih, dan kemudian melintas untuk mendapatkan yang diperlukan penguapan. Ini karena itu cocok untuk operasi vakum. Jenis ini evaporator sering disebut tipe terendam-tabung karena elemen pemanas ditempatkan di bawah tingkat cair dan menggunakan hidrostatik head dihasilkan untuk mencegah mendidih (bahkan sering dalam tabung yang dipasang pada suhu uap).Seringkali pembatasan
disediakan di garis kembali untuk menekan mendidih untuk mengurangi headroom diperlukan. Faktor-faktor yang harus dipertimbangkan ketika menetapkan biaya pompa meliputi:(1) temperatur fluida maksimum yang diijinkan(2) tekanan uap dari fluida(3) tata letak peralatan(4) geometri tabung(5) kecepatan dalam tabung(6) perbedaan suhu antara fluida dipompa dan utilitas cairan, dan(7) karakteristik pompa yang tersedia. Ditawarkan beberapa keuntungan: tingginya tingkat transfer panas, sirkulasi positif, kebebasan relatif dari pengasinan, scaling , dan fouling , kemudahan membersihkan. Kerugian meliputi: tingginya biaya, waktu tinggal yang relatif tinggi, dan perlu pompa dengan pemeliharaan yang berhubungan dan biaya operasional. Evaporator sirkulasi paksa sebaiknya diterapkan ketika merawat produk kristal, produk korosif, atau cairan kental. Mereka juga baik diadaptasi untuk la yanan vakum dan untuk layanan yang membutuhkan tingkat tinggi konsentrasi dan kontrol ketat konsentrasi produk.
8.
Plate Evaporators
Dapat dibangun dari plat datar atau plat bergelombang. Plat kadang-kadang digunakan pada teori bahwa skala akan mengelupas permukaan tersebut, yang dapat melenturkan lebih mudah daripada permukaan melengkung. Dalam beberapa evaporator plat, permukaan datar yang digunakan, masing-masing sisi yang dapat digunakan bergantian sebagai sisi liquor dan sisi uap. Skala disimpan sementara di kontak dengan sisi liquor dapat kemudian dibubarkan sementara di kontak dengan steam kondensat. Plat sering digunakan sebagai alternatif desain peralatan tubular.
Spir al Pl ate Evaporator
Dapat digunakan di tempat evaporator tubular. Ditawarkan sejumlah keunggulan dibandingkan peralatan tubular konvensional: sentrifugal, peningkatan perpindahan panas, hasil konfigurasi kompak dalam terganggu pendek, aliran panjang, pembersihan relatif mudah, resistensi terhadap fouling, diferensial ekspansi termal diterima oleh susunan spiral. Unit ini sangat berguna untuk menangani kental atau padat yang mengandung cairan. Sebuah penukar spiral-plate dibuat dari dua strip
yang relatif panjang, yang ditempatkan terpisah, split pusat terbuka untuk membentuk sepasang bagian spiral konsentris. Spasi dipertahankan sepanjang panjang spiral dengan kancing spacer dilas ke plat. Dalam beberapa aplikasi baik cairan-aliran saluran ditutup dengan pengelasan saluran alternatif di kedua sisi dari plat spiral. Dalam aplikasi lain, salah satu saluran yang tersisa benar-bena rterbuka, yang lain ditutup pada kedua sisi piring. Kedua jenis konstruksi mencegah cairan dari pencampuran. Majelis spiral dapat dilengkapi dengan selimut untuk menyediakan tiga pola aliran:(1) kedua cairan dalam aliran spiral (2) satu cairan dalam aliran spiral dan yang lainnya di aliran aksial seluruh spiral (3) satu cairan dalam aliran spiral dan lainnya dalam kombinasi aksial danaliran spiral. Unit aliran aksial melakukan serta Calandrias sirkulasi alami. Unit spiral-plat juga efektif untuk kondensor dan untuk aplikasi pemulihan panas.
Gambar 14. Spiral Plate Evaporator (Minton, 1996)
Gasketed Pl ate Evaporator
Gasketed plate evaporator juga disebut evaporator piring dan frame karena desain yang jauh seperti itu dari persamaan piring dan frame filter. Ini dibangun dengan menyusun beberapa piring timbul dengan sudut bukaan antara membawa bar atas dan bawah bar panduan. Lempeng gasketed dan diatur untuk membentuk aliran sempit bagian-bagian ketika serangkaian piring yang dijepit bersama-sama dalam bingkai.
Cairan diarahkan melalui berdekatan lapisan antara plat, baik secara seri atau paralel, tergantung pada gasketing tersebut. Gasket membatasi cairan dari atmosfer.
Gambar 15. Gasketed Plate Evaporator (Minton, 1996)
Dapat digunakan sebagai elemen pemanas dalam sistem sirkulasi paksa. Memasak juga terjadi dalam evaporator gasketed-plate dengan campuran cairan dan uap habis menjadi siklon atau jenis pemisah. Desain dari lipatan di piring dan desain aliran pola proses pemanasan dan stream melalui evaporator bervariasi dari satu desain eksklusif yang lain. Unit-unit dapat dioperasikan sebagai rising film, falling film, atau rising-falling film. Pada beberapa aplikasi, rising-falling film dikeluarkan dari piring oleh turbulensi yang sangat tinggi disebabkan oleh kecepatan uap yang tinggi. Tindakan ini akan mengurangi viskositas efektif dan mencegah scaling . Volume produk diadakan di evaporator sangat kecil dalam kaitannya dengan besar permukaan perpindahan panas yang tersedia. Gasket-plate juga disesuaikan untuk penguapan panas sensitif, kental, dan bahan berbusa, mampu cepat startup dan shutdown, kompak dengan headroom rendah diperlukan, mudah dibersihkan, dan mudah dimodifikasi. Beberapa cairan yang berbeda dapat mengalir melalui bagian yang berbeda dari evaporator. Sebuah cairan dapat dihapus untuk pengolahan menengah dan kembali untuk lainpanas siklus transfer. Sebuah cairan mungkin juga mengalami pemanasan yang berbeda danpendinginan media yang secara simultan atau seri dalam evaporator yang sama. Kelemahan utama adalah daerah gasketed
besar. Namun, interleakage dari cairan tidak dapat di unit-unit ini karena semua cairan yang gasketed independen ke atmosfer. Kebocoran dapat dihindari oleh memilih bahan packing yang memadai dan mengikuti prosedur perakitan yang tepat.
