工業蒸發器工藝流程動圖，塗山環保

蒸發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，最初採用夾套式或蛇管式加熱裝置，其後則有橫臥式短管加熱室及豎式短管加熱室。繼而又發明了豎式長管液膜蒸發器，以及刮板式薄膜蒸發器等等。根據溶液在蒸發器中流動的情況，大致可將工業上常用的間接加熱蒸發器分為迴圈型與單程型兩類。

標準蒸發器

一：迴圈型蒸發器

這類蒸發器的特點是溶液在蒸發器內作迴圈流動。根據造成液體迴圈的原理的不同，又可將其分為自然迴圈和強制迴圈兩種型別。前者是藉助在加熱室不同位置上溶液的受熱程度不同，使溶液產生密度差而引起的自然迴圈；後者是依靠外加動力使溶液進行強制迴圈。目前常用的迴圈型蒸發器有以下幾種：

中央迴圈管式蒸發器

中央迴圈管式蒸發器的結構如圖片所示，其加熱室由一垂直的加熱管束（沸騰管束）構成，在管束中央有一根直徑較大的管子，稱為中央迴圈管，其截面積一般為加熱管束總截面積的40~100%。當加熱介質通入管間加熱時，由於加熱管內單位體積液體的受熱面積大於中央迴圈管內液體的受熱面積，因此加熱管內液體的相對密度小，從而造成加熱管與中央迴圈管內液體之間的密度差，這種密度差使得溶液自中央迴圈管下降，再由加熱管上升的自然迴圈流動。溶液的迴圈速度取決於溶液產生的密度差以及管的長度，其密度差越大，管子越長，溶液的迴圈速度越大。但這類蒸發器由於受總高度限制，加熱管長度較短，一般為1~2m，直徑為25~75mm，長徑比為20~40。

中央迴圈管蒸發器具有結構緊湊、製造方便、操作可靠等優點，故在工業上的應用十分廣泛，有所謂“標準蒸發器”之稱。但實際上，由於結構上的限制，其迴圈速度較低（一般在0。5m/s以下）；而且由於溶液在加熱管內不斷迴圈，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，裝置的清洗和檢修也不夠方便。

懸筐式蒸發器

懸筐式蒸發器是中央迴圈管蒸發器的改進。其加熱室像個懸筐，懸掛在蒸發器殼體的下部，可由頂部取出，便於清洗與更換。加熱介質由中央蒸汽管進入加熱室，而在加熱室外壁與蒸發器殼體的內壁之間有環隙通道，其作用類似於中央迴圈管。操作時，溶液沿環隙下降而沿加熱管上升，形成自然迴圈。一般環隙截面積約為加熱管總面積的100~150%，因而溶液迴圈速度較高（約為1~1。5m/s）。由於與蒸發器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。

懸筐式蒸發器適用於蒸發易結垢或有晶體析出的溶液。它的缺點是結構複雜，單位傳熱面需要的裝置材料量較大。

外熱式蒸發器

外加熱式蒸發器

外熱式蒸發器的特點是加熱室與分離室分開，這樣不僅便於清洗與更換，而且可以降低蒸發器的總高度。因其加熱管較長（管長與管徑之比為50~100），同時由於迴圈管內的溶液不被加熱，故溶液的迴圈速度大，可達1。5m/s。

列文蒸發器

列文蒸發器的特點是在加熱室的上部增設一沸騰室。這樣，加熱室內的溶液由於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，因迴圈管不被加熱，使溶液迴圈的推動力較大。迴圈管的高度一般為7~8m，其截面積約為加熱管總截面積的200~350%。因而迴圈管內的流動阻力較小，迴圈速度可高達2 ~3m/s。

列文蒸發器的優點是迴圈速度大，傳熱效果好，由於溶液在加熱管中不沸騰，可以避免在加熱管中析出晶體，故適用於處理有晶體析出或易結垢的溶液。其缺點是裝置龐大，需要的廠房高。此外，由於液層靜壓力大，故要求加熱蒸汽的壓力較高。

強制迴圈蒸發器

強制迴圈管式蒸發器

上述各種蒸發器均為自然迴圈型蒸發器，即靠加熱管與迴圈管內溶液的密度差引起溶液的迴圈，這種迴圈速度一般都比較低，不宜處理粘度大、易結垢及有大量析出結晶的溶液。對於這類溶液的蒸發，可採用強制迴圈型蒸發器。這種蒸發器是利用外加動力（迴圈泵）使溶液沿一定方向作高速迴圈流動。迴圈速度的大小可透過調節泵的流量來控制。一般迴圈速度在2。5m/s以上。

這種蒸發器的優點是傳熱係數大，對於粘度較大或易結晶、結垢的物料，適應性較好，但其動力消耗較大。

二：單程型蒸發器

這類蒸發器的特點是，溶液沿加熱管壁成膜狀流動，一次透過加熱室即達到要求的濃度，而停留時間僅數秒或十幾秒鐘。

單程型蒸發器的主要優點是傳熱效率高，蒸發速度快，溶液在蒸發器內停留時間短，因而特別適用於熱敏性物料的蒸發。

按物料在蒸發器內的流動方向及成膜原因的不同，可以分為以下幾種型別：（1）升膜蒸發器；（2）降膜蒸發器；（3）升—降膜蒸發器；（4）刮板薄膜蒸發器。

升膜蒸發器

升膜式蒸發器其加熱室由一根或數根垂直長管組成，通常加熱管直徑為25~50mm，管長與管徑之比為100~150。原料液經預熱後由蒸發器的底部進入，加熱蒸汽在管外冷凝。當溶液受熱沸騰後迅速汽化，所生成的二次蒸汽在管內高速上升，帶動液體沿管內壁成膜狀向上流動，上升的液膜因受熱而繼續蒸發。故溶液自蒸發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後由分離器底部排出。常壓下加熱管出口處的二次蒸汽速度不應小於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

升膜蒸發器適用於蒸發量較大（即稀溶液）、熱敏性及易起泡沫的溶液，但不適於高粘度、有晶體析出或易結垢的溶液。

降膜蒸發器

降膜式蒸發器與升膜蒸發器的區別在於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壁呈膜狀下流，並被蒸發濃縮，汽液混合物由加熱管底部進入分離室，經氣液分離後，完成液由分離器的底部排出。

降膜蒸發

降膜式蒸發器

為使溶液能在壁上均勻成膜，在每根加熱管的頂部均需設定液體布膜器。布膜器的型式有多種。

降膜蒸發器可以蒸發濃度較高的溶液，對於粘度較大的物料也能適用。但對於易結晶或易結垢的溶液不適用。此外，由於液膜在管內分佈不易均勻，與升膜蒸發器相比，其傳熱係數較小。

升-降膜蒸發器

將升膜和降膜蒸發器裝在一個外殼中，即構成升—降膜蒸發器，原料液經預熱後先由升膜加熱室上升，然後由降膜加熱器下降，再在分離室中和二次蒸汽分離後即得完成液。

這種蒸發器多用於蒸發過程中溶液的粘度變化很大，水分蒸發量不大和廠房高度有一定限制的場合。

刮板薄膜蒸發器

這種蒸發器是利用旋轉刮片的刮帶作用，使液體分佈在加熱管壁上。它的突出優點是對物料的適應性很強，例如對於高粘度、熱敏性和易結晶、結垢的物料都能適用。刮板薄膜蒸發器的結構如圖片（5-11）所示。它的殼體外部裝有加熱蒸汽夾套，其內部裝有可旋轉的攪拌刮片，旋轉刮片有固定的和活動的兩種。前者與殼體內壁的縫隙為0。75~1。5mm，後者與器壁的間隙隨攪拌軸的轉數而變。料液由蒸發器上部沿切線方向加入後，在重力和旋轉刮片帶動下，溶液在殼體內壁上形成下旋的薄膜，並在下降過程中不斷被蒸發濃縮，在底部得到完成液。