Handbook of Evaporation Technology

W......Page 0
Preface......Page 4
1. Introduction......Page 18
2. Evaporation......Page 19
3. What an Evaporator Does......Page 20
4. Evaporator Elements......Page 22
Temperature Sensitivity......Page 23
Other Fluid Properties......Page 24
6. Improvements in Evaporators......Page 25
7. Heat Transfer in Evaporators......Page 26
Types of Heat Transfer Operations......Page 27
Physical Properties......Page 55
Flow Inside Tubes......Page 56
Flow across the Tube Banks......Page 59
9. Flow-Induced Vibration......Page 65
Mechanisms......Page 66
Vortex Shedding......Page 67
Turbulent Buffeting......Page 68
Fluid-Elastic Whirling......Page 69
Acoustic Vibration......Page 70
Recommendations......Page 72
Design Criteria......Page 73
Fixing Vibration Problems in the Field......Page 75
Proprietary Designs to Reduce Vibration......Page 76
Operation......Page 77
Surging......Page 81
Flow Instabilities......Page 82
Internal Calandrias......Page 84
Summary......Page 86
11. Evaporator Types and Applications......Page 87
Jacketed Vessels......Page 88
Coils......Page 90
Horizontal Tube Evaporators......Page 91
Short Tube Vertical Evaporators......Page 94
Long Tube Vertical Evaporators......Page 98
Forced Circulation Evaporator......Page 101
Plate Evaporators......Page 104
Mechanically-Aided Evaporators......Page 107
Submerged Combustion Evaporators......Page 117
Flash Evaporators......Page 120
Special Evaporator Types......Page 123
12. Fouling......Page 130
Classification of Fouling......Page 131
Net Rate of Fouling......Page 132
Sequential Events in Fouling......Page 133
Precipitation Fouling......Page 135
Particulate Fouling......Page 137
Chemical Reaction Fouling......Page 138
Corrosion Fouling......Page 140
Biofouling......Page 141
Fouling in Evaporation......Page 142
Fouling: Philosophy of Design......Page 144
Venting......Page 150
Time/Temperature Relation......Page 156
Energy Economy......Page 157
Steam Condensate Recovery......Page 167
Entrainment......Page 170
Wire Mesh Separators......Page 172
Vane Impingement Separators......Page 174
Cyclones......Page 176
Solids Deposition......Page 179
Foaming......Page 181
15. Multiple-Effect Evaporators......Page 183
Forward Feed......Page 184
Backward Feed......Page 185
Staging......Page 186
Optimization......Page 187
Calandria Liquid Flashing......Page 189
17. Compression Evaporation......Page 192
18. Thermal Compression......Page 193
Thermocompressor Operation......Page 194
Thermocompressor Characteristics......Page 195
Thermocompressor Types......Page 196
Estimating Data......Page 197
Application......Page 201
19. Mechanical Vapor Compression......Page 203
Thermodynamics......Page 204
Factors Affecting Costs......Page 205
Compressor Selection......Page 206
Factors Influencing Design......Page 207
Centrifugal Compressor Characteristics......Page 209
System Characteristics......Page 216
Evaporator Design......Page 220
Economics......Page 221
Complexity......Page 223
Energy Efficiency......Page 224
Operating Temperature......Page 225
Chemicals and Auxiliary Energy......Page 226
21. Evaporator Accessories......Page 227
Direct Contact Condensers......Page 228
Surface Condensers......Page 230
Jet Ejectors......Page 239
Mechanical Pumps......Page 253
Multistage Combinations......Page 257
Sizing Information......Page 258
Estimating Energy Requirements......Page 263
Initial System Evacuation......Page 268
Control of Vacuum Systems......Page 269
Costs of Vacuum Systems......Page 273
Comparisons......Page 274
Energy Conservation......Page 275
Liquid Level Control......Page 276
Steam Traps......Page 278
Steam Trap Specification......Page 280
Selection of Steam Traps......Page 281
Installation......Page 282
Effect of Carbon Dioxide......Page 285
Steam Trap Maintenance......Page 286
General Types of Pump Designs......Page 287
Net Positive Suction Head (NPSH)......Page 288
Principles of Pumps and Pumping Systems......Page 289
Avoiding Common Errors......Page 294
26. Process Piping......Page 296
Designing Drain Piping......Page 297
Two-Phase Flow......Page 298
Slurry Flow......Page 301
Piping Layout......Page 302
27. Thermal Insulation......Page 305
28. Pipeline and Equipment Heat Tracing......Page 307
29. Process Vessels......Page 309
30. Refrigeration......Page 311
Steam Jet Refrigeration......Page 312
Absorption Refrigeration......Page 313
Manual Control......Page 314
Evaporator Control Systems......Page 315
Control of Evaporators......Page 319
Product Concentration......Page 321
Condenser Control......Page 323
Calandria Control......Page 327
Evaporator Base Sections and Accumulators......Page 329
Guidelines for Instruments......Page 330
Process Computers......Page 333
Tube Size and Arrangement......Page 335
Shellside Impingement Protection......Page 336
Flow Distribution......Page 338
Siphons in Cooling Water Piping......Page 339
Piping......Page 340
34. Design Practices for Maintenance......Page 341
Backwashing......Page 342
Air Injection......Page 343
Maximum Allowable Working Pressure and Temperature......Page 344
Thermal Expansion......Page 345
Double Tubesheets......Page 346
Inspection Techniques......Page 348
36. Safety......Page 349
Common Errors......Page 350
Safety Relief......Page 351
Basic Questions......Page 353
Selection......Page 355
Planning the Test......Page 356
Causes of Poor Performance......Page 357
39. Troubleshooting......Page 360
Calandrias......Page 361
Condensers......Page 362
Vacuum Fails to Build......Page 363
Vacuum Builds Slowly......Page 364
Vacuum Fluctuates......Page 365
Barometric Condenser Flooding......Page 366
40. Upgrading Existing Evaporators......Page 367
Areas for Upgrading Existing Evaporators......Page 368
Economic Effects of Improvements......Page 373
Guidelines for Upgrading Program......Page 374
41. Energy Conservation......Page 376
42. Specifying Evaporators......Page 377
Comparing Vendors' Offerings......Page 378
43. New Technology......Page 380
44. Nomenclature......Page 382
Subscripts......Page 388
Evaporation......Page 389
Heat Transfer......Page 390
Heat Exchangers......Page 391
Direct Contact Heat Transfer......Page 392
Vapor Compression Evaporation......Page 393
Steam Traps......Page 394
Pumps......Page 395
Thermal Insulation......Page 396
Air-Cooled Heat Exchangers......Page 397
Steam Tracing......Page 398
Desalination......Page 399
Evaporators......Page 400