管式蒸發(fā)器 

管式蒸發(fā)器（Tubular evaporator）是自然循環(huán)蒸發(fā)器的一種，加熱蒸汽進(jìn)入管間，被加熱的溶液則沿加熱室的列管循環(huán)。管式蒸發(fā)器主要有中央循環(huán)管式蒸發(fā)器、螺旋管式蒸發(fā)器、盤管式蒸發(fā)器等。

中文名 管式蒸發(fā)器 外文名 Tubular evaporator 本    質(zhì) 自然循環(huán)蒸發(fā)器的 種    類 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器等 特    點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳熱面積較大

蒸發(fā)器的類型

蒸發(fā)器的構(gòu)造、種類繁多，其原始的構(gòu)造形式特別適用于制糖工業(yè)方面。蒸汽夾套式單效真空蒸發(fā)器早在1812年就用于糖液的蒸發(fā)，1829年出現(xiàn)了多次利用蒸汽的多效蒸發(fā)設(shè)備。

隨著工業(yè)的需要和發(fā)展。蒸發(fā)器構(gòu)造的形式也逐步改進(jìn)。例如先以橫管加熱式取代了夾套加熱式，再改進(jìn)成為豎管加熱式，而后者在廣泛使用中又繼續(xù)得到改進(jìn)。為了避免溶液靜壓強(qiáng)的影響，創(chuàng)造了液膜蒸發(fā)器。為了提高生產(chǎn)強(qiáng)度，又創(chuàng)造了加熱室在外的蒸發(fā)器和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。此外。節(jié)省加熱蒸氣的辦法。除了將二次蒸氣加以利用成為多效蒸發(fā)外，還可借二次的絕熱壓縮，使其溫度升高而能再度用于原蒸發(fā)器，以作為加熱蒸氣，如此操作的蒸發(fā)器稱為熱泵蒸發(fā)器。這些改進(jìn)和創(chuàng)造，都以蒸發(fā)的基本原理以及與其生產(chǎn)強(qiáng)度有關(guān)的許多因素的研究為依據(jù)。

各種不同構(gòu)造的蒸發(fā)器的特征如下：

加熱面形狀和位置—夾套、蛇管、直管、加熱室在內(nèi)或在外；

蒸發(fā)器本身的放置方法—橫臥、豎立、傾斜；

溶液的循環(huán)方法—自然循環(huán)、強(qiáng)制循環(huán)。

若按操作方法。蒸發(fā)設(shè)備也同樣可以分為間歇式和連續(xù)式兩類。

但不管哪一類蒸發(fā)器，都由加熱室和分離室兩部分組成。加熱室也稱沸騰室，是用飽和蒸汽間壁加熱使物料沸騰的部分。實(shí)際上就是一種加熱器，分離室也稱蒸發(fā)室。溶液在加熱室受熱沸騰汽化后，產(chǎn)生的二次蒸氣中帶有大量的液滴，利用蒸發(fā)室突然增大的蒸發(fā)空間使液滴凝聚沉降而與蒸氣分離。 [1] 

中央循環(huán)管式蒸發(fā)器

中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的加熱室由許多垂直列管所組成，管徑為Φ25 mm~Φ40mm，總長(zhǎng)1~2 m。在加熱室中裝有中央循環(huán)管，中央循環(huán)管截面為加熱管總截面的40%~100%。如下圖所示。

中央循環(huán)管式蒸發(fā)器

由于在循環(huán)管與加熱管中液體的密度不同，所以產(chǎn)生液體的循環(huán)。在蒸發(fā)器內(nèi)，溶液由加熱管上升，受熱而達(dá)到沸騰。所產(chǎn)生的二次蒸氣經(jīng)分離器與除沫器由頂部排出，液體則經(jīng)中央循環(huán)管下降。降至蒸發(fā)器底的液體又沿加熱管上升，如此不斷循環(huán)溶液的循環(huán)速度也不斷加快，可達(dá)0.1~0.5 m/s。因而可以提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)與生產(chǎn)強(qiáng)度。此種蒸發(fā)器適用于黏度大的溶液和易結(jié)垢或結(jié)晶的溶液。

盤管式蒸發(fā)器

盤管式蒸發(fā)器即蒸發(fā)盤管，又稱冷卻盤管或排管，它在小型冷庫中廣泛采用。蒸發(fā)盤管直接與管外空氣進(jìn)行熱交換，空氣靠溫度差進(jìn)行自然對(duì)流。但也有的冷庫采用蒸發(fā)盤管時(shí)，為了提高對(duì)流換熱強(qiáng)度，使冷庫溫度更加均勻，在冷庫內(nèi)輔設(shè)了循環(huán)風(fēng)扇或直接采用吊掛式冷風(fēng)機(jī)，以增加庫內(nèi)空氣對(duì)流。

常用的蒸發(fā)盤管為光管或肋片管。氨制冷裝置采用鋼管繞制肋片，氟利昂制冷裝置多采用銅管繞制肋片或套片。蒸發(fā)盤管按冷庫具體情況，其安裝形式有頂盤管及壁盤管兩類。一般冷庫冷間多采用壁盤管。除極少數(shù)氨制冷裝置采用垂直管外，均采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、檢修方便的水平蛇形壁盤管。為使盤管內(nèi)制冷劑帶入的滑油能順利返回壓縮機(jī)，一般應(yīng)從盤管上部進(jìn)液，下部回氣，如下圖所示。

盤管式蒸發(fā)器

有時(shí)為提高蒸發(fā)盤管冷卻效果則采用雙通路式蒸發(fā)盤管。蒸發(fā)盤管均按冷庫具體要求設(shè)計(jì)，但做成對(duì)稱的長(zhǎng)方形結(jié)構(gòu)較多。壁盤管或頂盤管均與壁面或頂面平行，且保留一定的距離（100mm左右）。壁盤管還與冷庫地坪有一定的距離（不小于300mm），以利于空氣的自然對(duì)流換熱。 [2] 

蒸發(fā)是濃縮溶液的單元操作，通常溶劑可揮發(fā)，而大多數(shù)溶質(zhì)的蒸氣壓趨近于零，不能揮發(fā)。溶液在沸騰條件下，用汽化的辦法，排除部分溶劑，使其濃縮的過程，叫做蒸發(fā)。在大部分情況下蒸發(fā)器用水蒸氣作為加熱介質(zhì)（通常稱之為加熱蒸汽、一次蒸汽或新鮮蒸汽），通過金屬壁間接傳熱給溶液，溶液受熱后，溶劑沸騰汽化，產(chǎn)生的蒸汽（大多數(shù)情況下也是水蒸氣）叫做二次蒸汽。

立式降膜蒸發(fā)器和降膜式再沸器如下圖(a)和圖(b)所示。料液從頂部進(jìn)入料液分布器。料液分布器把料液均勻地分布到每根加熱管中，并使其呈膜狀沿管內(nèi)壁往下流動(dòng)，液膜受到從管壁傳人的熱量而蒸發(fā)汽化。當(dāng)傳熱溫差不大時(shí)，汽化發(fā)生在強(qiáng)烈擾動(dòng)著的膜的內(nèi)表面，而不是在加熱管與液膜的界面（即加熱管內(nèi)表面），因此不易結(jié)垢。產(chǎn)生的蒸汽通常是與液膜并流往下。由于汽化表面很大，蒸汽中的液沫夾帶量較少，料液在管內(nèi)壁呈膜狀流動(dòng)，不充滿管子的整個(gè)截面，所以通過的料液量可以很少。

降膜蒸發(fā)器

料液分布器是降膜蒸發(fā)器的關(guān)鍵部件，降膜蒸發(fā)器的熱交換強(qiáng)度和生產(chǎn)能力實(shí)質(zhì)上取決于料液沿?fù)Q熱管分布的均勻程度。所謂均勻分布不僅是指液體要均勻地分配到每一根管子中，還要沿每根管的全部周邊均勻分布，并在整個(gè)管子的長(zhǎng)度上保持其均勻性。當(dāng)料液不能均勻地濕潤(rùn)全部加熱管的內(nèi)表面時(shí)，缺液或少液表面就可能因蒸干而結(jié)垢，結(jié)垢表面反過來又阻滯了液膜的流動(dòng)從而使鄰近區(qū)域的傳熱條件進(jìn)一步惡化。[2] 

降膜蒸發(fā)器工藝流程

編輯

工藝流程有順流（并流）、逆流、混流（錯(cuò)流）、平流四種形式：

降膜蒸發(fā)器順流

溶液和蒸汽流向相同，都由一效順序流到末效。原料液用泵送入一效，依靠各效間的壓差，自動(dòng)流入下一效，完成液自末效（一般是在負(fù)壓下操作）用泵抽出。由于后一效的壓力低，溶液的沸點(diǎn)也低，溶液從前效進(jìn)入后一效時(shí)會(huì)閃蒸部分水分，產(chǎn)生的二次汽也較多，由于后效的濃度較前效高、操作溫度低，往往第一效的傳熱系數(shù)比末效高很多。順流流程一般適宜處理在高濃度的情況下為熱敏性的物料。

降膜蒸發(fā)器逆流

原料由泵從末效依次送入前效，完成液由一效排出，料液與蒸汽逆向流動(dòng)。一般適宜處理粘度隨溫度和濃度變化較大的溶液，不易處理熱敏性物料。

降膜蒸發(fā)器混流

順逆流流程的結(jié)合，兼有順逆流的優(yōu)點(diǎn)避其缺點(diǎn)，但操作復(fù)雜，要求自控程度很高。

降膜蒸發(fā)器平流

各效都加料都出完成液，各效都有結(jié)晶析出，可及時(shí)分離結(jié)晶，一般用于飽和溶液的蒸發(fā)。