真空冷凝設(shè)備廣泛應(yīng)用于制糖、食品、化工、醫(yī)藥等行業(yè)中。對于制糖行業(yè)，蒸發(fā)與煮糖有足夠的真空度是維持制糖正常生產(chǎn)的必要條件，而真空冷凝設(shè)備用水量是比較大的。目前國家提倡節(jié)水、節(jié)能和降耗減排，因此，如何改進真空冷凝設(shè)備，提高其使用性能，成為制糖企業(yè)的一個重要關(guān)注點。

國內(nèi)糖廠真空系統(tǒng)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(yōu)點是：結(jié)構(gòu)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(huán)使用的糖廠，水溫偏高時使其效能降低。后者的優(yōu)點是：真空度高，用水量比前者少，能耗也較少；缺點是：結(jié)構(gòu)總體比較復(fù)雜，投資費用大，操作繁瑣，設(shè)備的維修維護比較麻煩。兩個都各有優(yōu)缺點，目前國內(nèi)的糖廠的蒸發(fā)和煮糖工段大部分都是使用前者。為此廣西機械工業(yè)研究院在消化吸收國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)研制出同時具備上述兩者優(yōu)點的設(shè)備——高效冷凝噴射器（如圖2所示）。該設(shè)備集兩者的優(yōu)點于一身，是糖廠真空系統(tǒng)設(shè)備更新?lián)Q代的理想設(shè)備。本文就廣西機械工業(yè)研究院在德保華宏糖廠成功推廣應(yīng)用的高效冷凝噴射器進行具體分析討論，并與傳統(tǒng)的水噴射冷凝器進行比較。

1 高效冷凝噴射器的結(jié)構(gòu)和工作過程

1.1 高效冷凝器結(jié)構(gòu)

高效冷凝噴射器是在傳統(tǒng)水噴射冷凝器的基礎(chǔ)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(tǒng)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(tǒng)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(yuǎn)動過程中，與它周圍的的氣體產(chǎn)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(nèi)部形成真空。然而，由于高效冷凝噴射器與傳統(tǒng)水噴射冷凝器在結(jié)構(gòu)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(qū)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(jīng)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(jié)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(tǒng)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(tǒng)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(jīng)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(tǒng)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(jīng)過濾器過濾后再進入噴嘴，有效防止水中的雜質(zhì)進入噴嘴造成堵塞。而留在過濾器內(nèi)被過濾下來的雜質(zhì)只需打開排渣裝置的扳手即可自動清除。傳統(tǒng)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(chǎn)又增加勞動強度。

對于傳統(tǒng)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(dāng)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(yōu)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(jù)實際使用表明，當(dāng)水溫不超過50℃時，高效冷凝噴射器可正常使用，且真空穩(wěn)定。

2 高效冷凝噴射器在德保華宏公司的應(yīng)用情況

華宏公司現(xiàn)有5個煮糖罐（其中2個30m3，3個40 m3），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(tǒng)水噴射冷凝器。華宏公司與廣西機械工業(yè)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(yè)，水噴射冷凝器主要用于蒸發(fā)罐和煮糖罐的抽真空，而蒸發(fā)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(yuǎn)多于排除不凝縮氣體所用水量。因此，可按熱平衡關(guān)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(tǒng)水噴射冷凝器高出4~6℃左右。

當(dāng)煮糖罐內(nèi)煮糖溫度為65℃、真空為-86.5kPa時相應(yīng)蒸汽的熱焓I=2620.4453 kJ/kg。取傳統(tǒng)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(jù)熱平衡方程可以計算得出傳統(tǒng)水噴射冷凝器與高效冷凝噴射器不同規(guī)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(jié)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(tǒng)水噴射冷凝器和高效冷凝噴射器都是安裝在30 m3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(jié)果如下表所示：