若将常温下的液体直接引入加热室，则在加热室底部必有一部分 受热面用来加热溶液使其达到沸点后才能汽化，溶液在这部分壁面上 不能呈膜状流动，而在各种流动状态中，又以膜状流动效果最好，故 溶液应预热到沸点或接近沸点后再引入蒸发器。

  这种蒸发器适用于处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或易生 泡的溶液；不适用于处理高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液。

  刮板搅拌薄膜蒸发器的加热管是一根垂直的空心圆管，圆管外有 夹套，内通加热蒸汽。圆管内装有可以旋转的搅拌叶片，叶片边缘与 管内壁的间隙为 0.25—1.5mm。原料液沿切线方向进入管内，由于受 离心力、重力以及叶片的刮带作用，在管壁上形成旋转下降的薄膜， 并不断地被蒸发，完成液由底部排出。

  悬筐蒸发器适用于蒸发有晶体析出的溶液。缺点是设备耗材量 大、占地面积大、加热管内的溶液滞留量大。

  外热式蒸发器，这种蒸发器的加热管较长，其长径之比为 50— 100。由于循环管内的溶液未受蒸汽加热，其密度较加热管内的大， 因此形成溶液沿循环管下降而沿加热管上升的循环运动，循环速度可 达 1.5m／s。

  随着工业技术的发展，新型蒸发设备不断出现。在工业中常用的 间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。循环型的蒸发器中有 中央循环管式、悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，单程型

  的蒸发器有升膜式、降膜式、升-降膜式等。我们要根据蒸发的操作 条件及各项要求选择正真适合的蒸发器。我们以中央循环管式蒸发器为 例。

  （1）根据工艺技术要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加 热蒸汽压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。

  （3）根据经验假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液 沸点和有效总温差。

  前述的各种蒸发器都是间接加热的，工业上有时还采用直接加热 蒸发器，图 5—7 所示的浸没燃烧蒸发器就是直接加热的蒸发器。将 特殊的比例的燃烧气与空气直接喷人溶液中，燃烧气的温度可高达 1200～1800℃，由于气、液间的温度差大，且气体对溶液产生强烈的

  (二)降膜蒸发器 若蒸发浓度或粘度较大的溶液，可采用如图 5-6 所示的降膜蒸发

  器，它的加热室与升膜蒸发器类似。原料液由加热室顶部加入，经管 端的液体分布器均匀地流人加热管内，在溶液本身的重力作用下，溶 液沿管内壁呈膜状下流，并进行蒸发。为了使溶液能在壁上均匀布膜， 且防止二次蒸汽由加热管顶端直接窜出，加热管顶部必须设置加工良 好的液体分布器。

  此外，在溶液中加入表面活性剂，能够更好的降低溶液的表面张力，加 大传热面的润湿性，避免产生干点，使整个壁面能有效地传热，表面 活性剂在汽、液两相间起到润滑作用，减少流动阻力；由于管壁上覆 盖了表面活性剂，阻止了污垢附在壁面上，故可使溶液侧壁面上不生 成垢层，减小传热阻力。表面活性剂能回收循环使用，回收方法是 于完成液中鼓人空气，活性剂即成泡沫浮在溶液表面上，能回收 95％～97％的活性剂。

  利用外加动力进行循环的，因此使用这种蒸发器时加热面积受到一定 限制。 二、膜式(单程型)蒸发器

  上述各种蒸发器的主要缺点是加热室内滞料量大，致使物料在高 温下停滞时间长，特别不适于处理热敏性物料。在膜式蒸发器内，溶 液只通过加热室一次即可浓缩到需要的浓度，停滞时间仅为数秒或十 余秒钟。操作的流程中溶液沿加热管壁呈传热效果最佳的膜状流动。 (一)升膜蒸发器

  浸没燃烧蒸发器的结构相对比较简单，不需要固定的传热面，热利用率高， 适用于易结垢、易结晶或有腐蚀性溶液的蒸发，但不适于处理不能被 燃烧气污染及热敏性物料的蒸发。目前大范围的应用于废酸处理工业。蒸 发操作大范围的使用在各种工业中，对这类应用量大且面广的设备，如能作 某些改进以提高蒸发强度，则对社会的经济影响是很显著的。不论是 间接加热的非膜式还是膜式蒸发器，其主要元件都是加热管束。所以 对蒸发器的加热管束加以改造，是提高蒸发器传热强度的可行途径。 由蒸发器的发展历史也能够准确的看出，最初采用的是蛇管和横管蒸发器， 后来发展为垂直管蒸发器，再进展为膜式蒸发器。要提高蒸发器的传 热强度往往用减薄管子两侧液膜或增加膜内湍动程度的方法来实现。

  1 一加热室 2 一分离室 3 一除沫器 4—环形循环通道 1 一加热 室 2 一分离室 3 一循环管

  前述各种蒸发器都是由于加热室与循环管内溶液间的密度差而产生 溶液的自然循环运动，故均属于自然循环型蒸发器，它们的共同不足 之处是溶液的循环速度较低，传热效果欠佳。在处理粘度大、易结垢 或易结晶的溶液时，可采用强制循环蒸发器。这种蒸发器内的溶液是

  中央循环管蒸发器是从水平加热室、蛇管加热室等蒸发器发展而 来的，相对于这些老式蒸发器而言，中央循环管蒸发器具有溶液循环 好、传热效率高等优点；同时由于结构紧密相连、制造方便、操作可靠， 故应用十分广泛，有“标准蒸发器”之称。但实际上由于结构的限制， 循环速度一般在 0.4～0.5m／s 以下；且由于溶液的不断循环，使加· 热管内的溶液始终接近完成液的浓度，故有溶液粘度大、沸点高等缺 点；此外，这种蒸发器的加热室不易清洗。

  刮板薄膜蒸发器是利用外加动力成膜的单程蒸发器，故适用于高 粘度、易结晶、易结垢或热敏性溶液的蒸发。缺点是结构较为复杂、动力 耗费大(约为 3kW／m2 传热面)、传热面积较小(一般为 3—4m2／台)， 解决能力不大。

  1 一预热器 2 一升膜加热管束 3 一降膜加热管束 4 一分离器 三、直接加热蒸发器

  降膜蒸发器也适用于处理热敏性物料，但不适用于处理易结晶、 易结垢或粘度特大的溶液。

  升一降膜蒸发器的结构如图 5—5 所示，由升膜管束和降膜管束 组合而成。蒸发器的底部封头内有一隔板，将加热管束均分为二。原 料液在预热器 1 中加热达到或接近沸点后，引入升膜加热管束 2 的底

  蒸发器主要由加热室及分离室组成。按加热室的结构和操作时溶 液的流动情况，可将工业中常用的间接加热蒸发器分为循环型(非膜 式)和单程型(膜式)两大类。 一、循环型(非膜式)蒸发器

  这类蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作连续的循环运动，以提高 传热效果、缓和溶液结垢情况。由于引起循环运动的原因不同，可分 为自然循环和强制循环两种类型。前者是由于溶液在加热室不同位置 上的受热程度不同，产生了密度差而引起的循环运动；后者是依靠外 加动力迫使溶液沿一个方向作循环流动。

  作压强（或温度）的确定，正确选择蒸发的操作条件，对保证产 品质量和降低能耗极为重要。

  多效蒸发工艺计算的主要是根据是物料衡算、热量衡算及传热速率 方程。计算的主要项目有：加热蒸汽（生蒸汽）的消耗量，各效溶剂 蒸发量，以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温 度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸汽的压强和冷凝器中的压强等。

  悬筐式蒸发器是中央循环管蒸发器的改进。加热蒸汽由中央蒸汽 管进入加热室，加热室悬挂在器内，可由顶部取出，便于清洗与更换。 包围管束的外壳外壁面与蒸发器外壳内壁面间留有环隙通道，其作用 与中央循环管类似，操作时溶液形成沿环隙通道下降而沿加热管上升 的不断循环运动。一般环隙截面与加热管总截面积之比大于中央循环 管式的，环隙截面积约为沸腾管总截面积的 100％一 150％，因此溶 液循环速度较高，约在 1～1.5m／s 之间，改善了加热管内结垢情况， 并提高了传热速率。

  近年来，国内外差不多都是从改造管束着手以减薄液膜厚度从而 提高蒸发强度。例如，我国某研究所对多种不同形式的管子进行冷凝 实验，最后选出一种较好的管外侧开纵槽的管子，即在φ22X2mm 的 铝管外侧开出 48 条纵槽，如图所示。异丁烷蒸气在管外冷凝，管内 通冷水，总传热系数较同条件下的光滑管提高 2 倍以上。开槽用于蒸 发一侧时，总传热系数能大大的提升 3～4 倍。国外曾有人在内径为 50.8mm、长度为 2.44m 的内、外开纵槽的铜管内，在常压下对清水进 行蒸发实验，获得的总传热系数较同条件下的光滑管高 3～4 倍。蒸 汽在管外侧槽峰上冷凝而产生冷凝液，由于表面张力的作用立即流至 凹槽内，然后靠重力作用沿凹槽向下流动而 排走，使槽峰及其附近 从始至终保持极薄的液膜，而且管的上、下端基本一致，使管子热阻很小， 克服了前章介绍的在垂直光滑管上凝液膜上薄下厚使冷凝传热系数 降低的缺陷。当纵槽开在沸腾液侧时，例如在升膜蒸发器中，溶液由 下而上流过槽底，然后分布到槽峰，因此传热面始终保持薄膜蒸发状 态，再加上蒸汽高速拉膜上升，使溶液侧的沸腾传热系数提高。

  中央循环管式蒸发器，加热室由垂直管束组成，管束中央有一根 直径较粗的管子。细管内单位体积溶液受热面大于粗管的，即前者受 热好，溶液汽化得多，因此细管内汽液混合物的密度比粗管内的小， 这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的连续规则的自然 循环运动。粗管称为降液管或中央循环管，细管称为沸腾管或加热管。 为了促使溶液有良好的循环，中央循环管截面积一般为加热管总截面 积的 40％一 100％。管束高度为 1—2m；加热管直径在 25～75mm 之 间、长径之比为 20～40。

  部，汽、液混合物经管束由顶部流人降膜加热管束 3，然后转入分离 器 4，完成液由分离器底部取出。溶液在升膜和降膜管束内的布膜及 操作情况分别与前述的升膜及降膜蒸发器内的情况完全相同。

  升一降膜蒸发器通常用于浓缩过程中粘度变化大的溶液；或厂房 高度有一定限制的场合。若蒸发过程溶液的粘度变化大，推荐采用常 压操作。

  升膜蒸发器的加热室由单根或多根垂直管组成，加热管长径之比 为 100～150，管径在 25～50mm 之间。原料液经预热达到沸点或接近 沸点后，由加热室底部引入管内，为高速上升的二次蒸汽带动，沿壁 面边呈膜状流动、边进行蒸发，在加热室顶部可达到所需的浓度，完

  成液由分离器底部排出。二次蒸汽在加热管内的速度不应小于 l0m／ s，一般为 20～50m／s，减压下可高达 100～160m／s 或更高。 ·