前言：蒸發(fā)器主要由加熱室和分離室兩部分組成。加熱室的型式有多種，最初采用夾套式或蛇管式加熱裝置，其后則有橫臥式短管加熱室及豎式短管加熱室。繼而又發(fā)明了豎式長管液膜蒸發(fā)器，以及刮板式薄膜蒸發(fā)器等等。根據(jù)溶液在蒸發(fā)器中流動的情況，大致可將工業(yè)上常用的間接加熱蒸發(fā)器分為循環(huán)型與單程型兩類。

 

一、循環(huán)型蒸發(fā)器

這類蒸發(fā)器的特點是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作循環(huán)流動。根據(jù)造成液體循環(huán)的原理的不同，又可將其分為自然循環(huán)和強制循環(huán)兩種類型。前者是藉助在加熱室不同位置上溶液的受熱程度不同，使溶液產(chǎn)生密度差而引起的自然循環(huán)；后者是依靠外加動力使溶液進行強制循環(huán)。目前常用的循環(huán)型蒸發(fā)器有以下幾種：中央循環(huán)管式蒸發(fā)器；懸筐式蒸發(fā)器；外熱式蒸發(fā)器；列文蒸發(fā)器；強制循環(huán)蒸發(fā)器。

 

1、中央循環(huán)管式蒸發(fā)器

中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)如圖片所示，其加熱室由一垂直的加熱管束（沸騰管束）構(gòu)成，在管束中央有一根直徑較大的管子，稱為中央循環(huán)管，其截面積一般為加熱管束總截面積的40~100%。當加熱介質(zhì)通入管間加熱時，由于加熱管內(nèi)單位體積液體的受熱面積大于中央循環(huán)管內(nèi)液體的受熱面積，因此加熱管內(nèi)液體的相對密度小，從而造成加熱管與中央循環(huán)管內(nèi)液體之間的密度差，這種密度差使得溶液自中央循環(huán)管下降，再由加熱管上升的自然循環(huán)流動。溶液的循環(huán)速度取決于溶液產(chǎn)生的密度差以及管的長度，其密度差越大，管子越長，溶液的循環(huán)速度越大。但這類蒸發(fā)器由于受總高度限制，加熱管長度較短，一般為1~2m，直徑為25~75mm，長徑比為20~40。中央循環(huán)管蒸發(fā)器具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠等優(yōu)點，故在工業(yè)上的應(yīng)用十分廣泛，有所謂“標準蒸發(fā)器”之稱。但實際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)速度較低（一般在0.5m/s以下）；而且由于溶液在加熱管內(nèi)不斷循環(huán)，使其濃度始終接近完成液的濃度，因而溶液的沸點高、有效溫度差減小。此外，設(shè)備的清洗和檢修也不夠方便。

 

2、懸筐式蒸發(fā)器

懸筐式蒸發(fā)器是中央循環(huán)管蒸發(fā)器的改進。其加熱室像個懸筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出，便于清洗與更換。加熱介質(zhì)由中央蒸汽管進入加熱室，而在加熱室外壁與蒸發(fā)器殼體的內(nèi)壁之間有環(huán)隙通道，其作用類似于中央循環(huán)管。操作時，溶液沿環(huán)隙下降而沿加熱管上升，形成自然循環(huán)。一般環(huán)隙截面積約為加熱管總面積的100~150%，因而溶液循環(huán)速度較高（約為1~1.5m/s）。由于與蒸發(fā)器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。懸筐式蒸發(fā)器適用于蒸發(fā)易結(jié)垢或有晶體析出的溶液。它的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，單位傳熱面需要的設(shè)備材料量較大。

 

3、外熱式蒸發(fā)器

外熱式蒸發(fā)器的特點是加熱室與分離室分開，這樣不僅便于清洗與更換，而且可以降低蒸發(fā)器的總高度。因其加熱管較長（管長與管徑之比為50~100），同時由于循環(huán)管內(nèi)的溶液不被加熱，故溶液的循環(huán)速度大，可達1.5m/s。

 

4、列文蒸發(fā)器

 

列文蒸發(fā)器的特點是在加熱室的上部增設(shè)一沸騰室。這樣，加熱室內(nèi)的溶液由于受到這一段附加液柱的作用，只有上升到沸騰室時才能汽化。在沸騰室上方裝有縱向隔板，其作用是防止氣泡長大。此外，因循環(huán)管不被加熱，使溶液循環(huán)的推動力較大。循環(huán)管的高度一般為7~8m，其截面積約為加熱管總截面積的200~350%。因而循環(huán)管內(nèi)的流動阻力較小，循環(huán)速度可高達2 ~3m/s。列文蒸發(fā)器的優(yōu)點是循環(huán)速度大，傳熱效果好，由于溶液在加熱管中不沸騰，可以避免在加熱管中析出晶體，故適用于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液。其缺點是設(shè)備龐大，需要的廠房高。此外，由于液層靜壓力大，故要求加熱蒸汽的壓力較高。

 

5、強制循環(huán)蒸發(fā)器

上述各種蒸發(fā)器均為自然循環(huán)型蒸發(fā)器，即靠加熱管與循環(huán)管內(nèi)溶液的密度差引起溶液的循環(huán)，這種循環(huán)速度一般都比較低，不宜處理粘度大、易結(jié)垢及有大量析出結(jié)晶的溶液。對于這類溶液的蒸發(fā)，可采用強制循環(huán)型蒸發(fā)器。這種蒸發(fā)器是利用外加動力（循環(huán)泵）使溶液沿一定方向作高速循環(huán)流動。循環(huán)速度的大小可通過調(diào)節(jié)泵的流量來控制。一般循環(huán)速度在2.5m/s以上。這種蒸發(fā)器的優(yōu)點是傳熱系數(shù)大，對于粘度較大或易結(jié)晶、結(jié)垢的物料，適應(yīng)性較好，但其動力消耗較大。

 

二、單程型蒸發(fā)器

這類蒸發(fā)器的特點是，溶液沿加熱管壁成膜狀流動，一次通過加熱室即達到要求的濃度，而停留時間僅數(shù)秒或十幾秒鐘。單程型蒸發(fā)器的主要優(yōu)點是傳熱效率高，蒸發(fā)速度快，溶液在蒸發(fā)器內(nèi)停留時間短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)。按物料在蒸發(fā)器內(nèi)的流動方向及成膜原因的不同，可以分為以下幾種類型：升膜蒸發(fā)器；降膜蒸發(fā)器；升—降膜蒸發(fā)器；刮板薄膜蒸發(fā)器。

 

1、升膜蒸發(fā)器

升膜式蒸發(fā)器其加熱室由一根或數(shù)根垂直長管組成，通常加熱管直徑為25~50mm，管長與管徑之比為100~150。原料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器的底部進入，加熱蒸汽在管外冷凝。當溶液受熱沸騰后迅速汽化，所生成的二次蒸汽在管內(nèi)高速上升，帶動液體沿管內(nèi)壁成膜狀向上流動，上升的液膜因受熱而繼續(xù)蒸發(fā)。故溶液自蒸發(fā)器底部上升至頂部的過程中逐漸被蒸濃，濃溶液進入分離室與二次蒸汽分離后由分離器底部排出。常壓下加熱管出口處的二次蒸汽速度不應(yīng)小于10m/s，一般為20~50m/s，減壓操作時，有時可達100~160m/s或更高。升膜蒸發(fā)器適用于蒸發(fā)量較大（即稀溶液）、熱敏性及易起泡沫的溶液，但不適于高粘度、有晶體析出或易結(jié)垢的溶液。

 

 2、降膜蒸發(fā)器

降膜式蒸發(fā)器與升膜蒸發(fā)器的區(qū)別在于原料液由加熱管的頂部加入。溶液在自身重力作用下沿管內(nèi)壁呈膜狀下流，并被蒸發(fā)濃縮，汽液混合物由加熱管底部進入分離室，經(jīng)氣液分離后，完成液由分離器的底部排出。為使溶液能在壁上均勻成膜，在每根加熱管的頂部均需設(shè)置液體布膜器。布膜器的型式有多種。降膜蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高的溶液，對于粘度較大的物料也能適用。但對于易結(jié)晶或易結(jié)垢的溶液不適用。此外，由于液膜在管內(nèi)分布不易均勻，與升膜蒸發(fā)器相比，其傳熱系數(shù)較小。

 

3、刮板薄膜蒸發(fā)器

這種蒸發(fā)器是利用旋轉(zhuǎn)刮片的刮帶作用，使液體分布在加熱管壁上。它的突出優(yōu)點是對物料的適應(yīng)性很強，例如對于高粘度、熱敏性和易結(jié)晶、結(jié)垢的物料都能適用。刮板薄膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)如圖片(5-11)所示。它的殼體外部裝有加熱蒸汽夾套，其內(nèi)部裝有可旋轉(zhuǎn)的攪拌刮片，旋轉(zhuǎn)刮片有固定的和活動的兩種。前者與殼體內(nèi)壁的縫隙為0.75~1.5mm，后者與器壁的間隙隨攪拌軸的轉(zhuǎn)數(shù)而變。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入后，在重力和旋轉(zhuǎn)刮片帶動下，溶液在殼體內(nèi)壁上形成下旋的薄膜，并在下降過程中不斷被蒸發(fā)濃縮，在底部得到完成液。在某些情況下，可將溶液蒸干而由底部直接獲得固體產(chǎn)物。這類蒸發(fā)器的缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，傳熱面積小，一般為3~4m2，最大不超過20m2，故其處理量較小。