真空冷凝設備廣泛應用于制糖、食品、化工、醫藥等行業中。對于制糖行業，蒸發與煮糖有足夠的真空度是維持制糖正常生產的必要條件，而真空冷凝設備用水量是比較大的。目前國家提倡節水、節能和降耗減排，因此，如何改進真空冷凝設備，提高其使用性能，成為制糖企業的一個重要關注點。

　　國內糖廠真空系統主要分為兩類：一是使用水噴射冷凝器（如圖1所示）；二是使用塔板式冷凝器加真空泵（如圖3所示）。前者的優點是：結構簡單，操作方便，容易維護；缺點是：水、電消耗量大，真空度不高，尤其對于將冷卻水循環使用的糖廠，水溫偏高時使其效能降低。后者的優點是：真空度高，用水量比前者少，能耗也較少；缺點是：結構總體比較復雜，投資費用大，操作繁瑣，設備的維修維護比較麻煩。兩個都各有優缺點，目前國內的糖廠的蒸發和煮糖工段大部分都是使用前者。為此廣西機械工業研究院在消化吸收國外先進技術的基礎上，開發研制出同時具備上述兩者優點的設備——高效冷凝噴射器（如圖2所示）。該設備集兩者的優點于一身，是糖廠真空系統設備更新換代的理想設備。本文就廣西機械工業研究院在德保華宏糖廠成功推廣應用的高效冷凝噴射器進行具體分析討論，并與傳統的水噴射冷凝器進行比較。

　　1 高效冷凝噴射器的結構和工作過程

　　1.1 高效冷凝器結構

　高效冷凝噴射器是在傳統水噴射冷凝器的基礎上改進的，由圖1和圖2可以看出，兩種噴射器主要有三點不同：

　　（1）進汽位置不同，傳統水噴射冷凝器是從吸氣室旁進入，而高效冷凝噴射器從頂部進入；

　　（2）噴嘴布置不同，高效冷凝噴射器除了噴射噴嘴外，還增加了橫向的噴霧噴嘴；

　　（3）增加了水過濾器，有效防止噴嘴堵塞。

　　1.2 高效冷凝噴射器工作過程

　　高效冷凝器的工作過程與傳統的水噴射冷凝器的工作過程基本相同，都是利用水的射流作用，在射流水的高速遠動過程中，與它周圍的的氣體產生傳熱作用，使水蒸汽冷凝并吸入不凝縮氣體，形成水氣混合物在尾管排出，同時在噴射器內部形成真空。然而，由于高效冷凝噴射器與傳統水噴射冷凝器在結構上有上面所說的三個不同點，所以它們的工作過程又有著以下兩點區別：

　　（1）熱交換過程不同：高效冷凝噴射器采用了分別具有噴霧冷凝和噴射抽吸功能的噴嘴，即噴霧噴嘴和噴射噴嘴。冷卻水經過噴霧噴嘴后噴出傘狀的霧化水，使得冷卻水與汁汽的接觸面積增大，熱交換條件好，使可凝性氣體迅速凝結成水而形成真空。其傳熱原理有點類似塔板式冷凝器。剩下的不凝縮氣體通過噴射噴嘴射出的射流水抽吸而排出尾管，從而使真空進一步提高，其原理與傳統水噴射冷凝器相同，但由于殘留的不凝縮氣體較少，需要對其所做的壓縮功較小。而傳統水噴射冷凝器只有噴射噴嘴，可凝性氣體和不凝性氣體同時經過射流水抽吸后在尾管進行熱交換而排出形成真空，由于噴射水流比較集中，表面積小，冷卻水與汁汽的熱交換面積小，因此需要有足夠的水壓保證射流水有很大的流速來抽吸所有的汁汽。由此可見，傳統水噴射冷凝器的熱交換效率較低，要做的壓縮功較大，所以耗水量也較大，并且真空不能保證很高。

　　（2）進水不同：高效冷凝噴射器增加了水過濾排渣裝置，水先經過濾器過濾后再進入噴嘴，有效防止水中的雜質進入噴嘴造成堵塞。而留在過濾器內被過濾下來的雜質只需打開排渣裝置的扳手即可自動清除。傳統水噴射冷凝器則沒有這一功能，容易造成噴嘴堵塞，而且堵塞之后清理困難，需要停機打開人孔蓋才能清理，既影響生產又增加勞動強度。

　　對于傳統水噴射冷凝器，進水的溫度對它的工作效能有非常大的影響。水溫升高，則真空度下降，當水溫超過40℃后則真空度下降更快。水溫對于高效冷凝噴射器也有同樣影響，不過由于高效冷凝噴射器吸取了塔板式冷凝器的優點，采用了噴霧噴嘴，大大增加了冷卻水與蒸汽的熱交換面積，汽液進行熱交換比較充分，因此水溫的影響有所降低。根據實際使用表明，當水溫不超過50℃時，高效冷凝噴射器可正常使用，且真空穩定。

　　2 高效冷凝噴射器在德保華宏公司的應用情況

　　華宏公司現有5個煮糖罐（其中2個30m3，3個40m3），高效冷凝噴射器安裝在其中一臺30m3煮糖罐上，其余煮糖罐安裝傳統水噴射冷凝器。華宏公司與廣西機械工業研究院、廣西電力測試研究院成立一個測試小組，于07/08年榨季元月16號進行測試，比較如下：

　　2.1 理論用水量

　　在制糖企業，水噴射冷凝器主要用于蒸發罐和煮糖罐的抽真空，而蒸發罐和煮糖罐工作的時候其所需要抽取的氣體以水蒸汽為主，不凝縮氣體極少。因而水噴射冷凝器以冷凝為主，其熱交換所需水量，一般遠多于排除不凝縮氣體所用水量。因此，可按熱平衡關系用下式計算出水噴射冷凝器所需的水量：

　　式中，Q——噴射器用水量，m3/h；

　　I——汁汽的熱焓，kJ/kg；

　　G——冷凝器進汽量，m3/h；

　　T1——冷凝器進水溫度，℃；

　　T2——冷凝器排水溫度，℃；

　　——水的重度，取1t/ m3。

　　在進水溫度相同的條件下，由于高效冷凝噴射器采用噴霧噴嘴，霧化冷凝的表面積大，汽液進行熱交換比較充分，所以排水溫度要比傳統水噴射冷凝器高出4~6℃左右。

　　當煮糖罐內煮糖溫度為65℃、真空為-86.5kPa時相應蒸汽的熱焓I=2620.4453kJ/kg。取傳統水噴射冷凝器的進水溫度為25℃，排水溫度為40℃；而高效冷凝噴射器進水溫度為25℃，排水溫度為45℃。根據熱平衡方程可以計算得出傳統水噴射冷凝器與高效冷凝噴射器不同規格型號的用水量對照表如下所示：

2.2 實測用水量

　　為了驗證高效冷凝噴射器的節水率，測試小組利用超聲波流量計對噴射器的用水量進行測量。待測試的傳統水噴射冷凝器和高效冷凝噴射器都是安裝在30m3煮糖罐上，安裝高度相同，且它們的進水管都是連接在同一條進水母管上。測試結果如下表所示：

　　進水壓力（MPa） 煮糖罐真空度（MPa） 煮糖罐規格（m3） 進水量（m3/h）

　　傳統水噴射冷凝器 0.15 0.078 30 320

　　高效冷凝噴射器 0.15 0.086 30 230

　　由上表可知，在相同的進水壓力下，用于同規格的煮糖罐時，高效冷凝噴射器比傳統水噴射冷凝器節水：（320-230）/320×100%=28.1%。并且高效冷凝噴射器達到的真空度更高。

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　　進水壓力的選擇

　　對于傳統的水噴射冷凝器，我們一般取其進水壓力0.2~0.3MPa，如果是用于糖廠煮糖罐這種以冷凝為主的場合，其進水壓力也要在0.15MPa以上，才能保證真空度達到0.08MPa的使用要求。在實際應用中，考慮到水壓波動以及管路損失等的影響，傳統的水噴射冷凝器進水壓力一般為0.2MPa以上。對于高效冷凝噴射器，一般剛開機的時候煮糖罐內不凝氣體較多，因此剛開機時取進水壓力為0.1MPa以便盡快排除掉不凝氣體，當真空度達到0.08MPa以上時，就可以將進水壓力調節到0.05MPa左右，這樣就能使煮糖罐內的真空度維持在0.08MPa~0.088MPa的真空度。

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　　結論

　　高效冷凝噴射器在傳統水噴射冷凝器的基礎上進行了改進，吸取了塔板式冷凝器的優點，具備了以下特點：

　　（1）設備安裝容易，可在傳統水噴射冷凝器基礎上安裝；

　　（2）噴嘴不易堵塞，耐用，且更換方便；

　　（3）節水，在用于相同煮糖罐的情況下比傳統水噴射冷凝器節水25%以上；

　　（4）進水壓力要求不高，只需0.05~0.1MPa，即可達到86.5kPa真空度，真空穩定；

　　（5）設備簡單，操作方便，投資和維護費用低。

　　高效冷凝噴射器具備以上特點，目前已在德保糖廠成功使用，相信它在制糖行業將得到越來越廣泛的應用。