1、蒸发器（二）知识点编号：知识点编号：ZYKC201129020ZYKC2011290201 10 05 50 03 3上节知识点已经学习了循环型蒸发器的内容，本节知识点将学习上节知识点已经学习了循环型蒸发器的内容，本节知识点将学习蒸发器的另一各类型即单程（膜式）蒸发器。蒸发器的另一各类型即单程（膜式）蒸发器。回顾回顾1 按操作时溶液的流动情况，可将工业中常用间接加热按操作时溶液的流动情况，可将工业中常用间接加热蒸发器分为循环型蒸发器分为循环型(非膜式非膜式)和单程型和单程型(膜式膜式)两大类。两大类。回顾回顾2 中央循环管式中央循环管式(或标准式或标准式)蒸发器、悬筐式蒸发器、外热式蒸发器、悬
2、筐式蒸发器、外热式蒸发器哪些是自然循环模式？哪些是强制循环模式蒸发器？蒸发器哪些是自然循环模式？哪些是强制循环模式蒸发器？一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 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，停留时间仅为数秒或十余秒钟。操作过程中溶液沿加热管壁呈传热效果最佳的膜状流动。一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 1.升膜蒸发器 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100150，管径在2550mm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
3、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l0ms，一般为2050ms，减压下可高达100160ms或更高。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，升膜蒸发器的结构，如图1所示。一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 图1 升膜蒸发器1加热室；2分离器一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸
4、发器蒸发器 2.2.降膜蒸发器降膜蒸发器若蒸发浓度或粘度较大的溶液，可采用降膜蒸发器，它的加热室与升膜若蒸发浓度或粘度较大的溶液，可采用降膜蒸发器，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。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。降膜蒸发器，如图降膜蒸发器，如图2 2所示。所示。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，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
5、直接窜出，加热管顶部必须设置加工良好的液体分布器。图加热管顶部必须设置加工良好的液体分布器。图3 3示出三种最常用的液体分示出三种最常用的液体分布器。图布器。图(a)(a)的分布器为有螺旋形沟槽的圆柱体；图的分布器为有螺旋形沟槽的圆柱体；图(b)(b)的分布器下端为圆锥的分布器下端为圆锥体，且底面为凹面，以防止沿锥体斜面下流的液体向中央聚集；图体，且底面为凹面，以防止沿锥体斜面下流的液体向中央聚集；图(c)(c)的分的分离器是将管端周边加工成齿缝形。离器是将管端周边加工成齿缝形。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
6、、易结垢或粘度特大的溶液。或粘度特大的溶液。一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 图3 液体分布器1一加热管；2一分布器；3一液面；4一齿缝一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 3.3.升一降膜蒸发器升一降膜蒸发器 升一降膜蒸发器由升膜管束和降膜管束组合而成。蒸发器的底部封头升一降膜蒸发器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。内有一隔板，将加热管束均分为二。升一降膜蒸发器，如图升一降膜蒸发器，如图4 4所示。所示。图4 升降膜蒸发器 1预热器；2升膜加热室；3降膜加热室；4分离室一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 原料液在预热器
7、原料液在预热器1 1中加热达到或接近沸点后，引入升膜加热管束中加热达到或接近沸点后，引入升膜加热管束2 2的底的底部，汽、液混合物经管束由顶部流人降膜加热管束部，汽、液混合物经管束由顶部流人降膜加热管束3 3，然后转入分离器，然后转入分离器4 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。别与前述的升膜及降膜蒸发器内的情况完全相同。升一降膜蒸发器一般用于浓缩过程中粘度变化大的溶液；或厂房高度升一降膜蒸发器一般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
8、。若蒸发过程溶液的粘度变化大，推荐采用常压操作。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。图4 升降膜蒸发器 1预热器；2升膜加热室；3降膜加热室；4分离室一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 4.4.刮板搅拌薄膜蒸发器刮板搅拌薄膜蒸发器 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。原料液沿切线方向进入管内，由于受离心力、重力以套，内通加热蒸汽。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，完及叶片的刮带作用，
9、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。圆管内装有可以旋转的搅拌叶片，叶片边缘与管内壁的成液由底部排出。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间隙为0.250.251.5mm1.5mm。刮板薄膜蒸发器是利用外加动力成膜的单程蒸发器，。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。缺点是结构复杂、故适用于高粘度、易结晶、易结垢或热敏性溶液的蒸发。缺点是结构复杂、动力耗费大动力耗费大(约为约为3kW3kWm2m2传热面传热面)、传热面积较小、传热面积较小(一般为一般为3 34m24m2台台)，处，处理能力不大。
10、刮板搅拌薄膜蒸发口拙结构，如图理能力不大。刮板搅拌薄膜蒸发口拙结构，如图5 5所示。所示。图5 刮板搅拌薄膜蒸发器一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 5.5.直接加热蒸发器直接加热蒸发器 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。浸没燃烧蒸发器，如图器。浸没燃烧蒸发器，如图6 6所示，就是直接加热的蒸发器。将一定比例的所示，就是直接加热的蒸发器。将一定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燃烧气与空气直接喷人溶液中，燃烧气的温度可高达1200120018001800，由于，由于气、液间的温
11、度差大，且气体对溶液产生强烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸气、液间的温度差大，且气体对溶液产生强烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由顶部排出。发，蒸出的二次蒸汽与烟道气一同由顶部排出。浸没燃烧蒸发器的结构简单，不需要固定的传热面，热利用率高，适浸没燃烧蒸发器的结构简单，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。目前广泛应用于废酸处理工业。蒸发操作广泛污染及热敏性物料的蒸发。目前广泛应用于废酸处理工业。蒸发操作广泛用于各种工业中，对这类应
12、用量大且面广的设备，如能作某些改进以提高用于各种工业中，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。由蒸发器的发展历程也可以看改造，是提高蒸发器传热强度的可行途径。由蒸发器的发展历程也可以看出，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，再进展出，最初采用的是蛇管和横管蒸发器，后来发展为垂直
13、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。膜内湍动程度的方法来实现。一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 图6 浸没燃烧蒸发器一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 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，即在后选
14、出一种较好的管外侧开纵槽的管子，即在22X2mm22X2mm的铝管外侧开出的铝管外侧开出4848条纵槽，如图条纵槽，如图7 7所示。异丁烷蒸气在管外冷凝，管内通冷水，总传热系数较所示。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同条件下的光滑管提高2 2倍以上。开槽用于蒸发一侧时，总传热系数可以提倍以上。开槽用于蒸发一侧时，总传热系数可以提高高3 34 4倍。国外曾有人在内径为倍。国外曾有人在内径为50.8mm50.8mm、长度为、长度为2.44m2.44m的内、外开纵槽的铜的内、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管内，在常压下对
15、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滑管高3 34 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，使槽峰及排走，使槽峰及其附近始终保持极薄的液膜，而且管的上、下端基本一致，使管子热阻很其附近始终保持极薄的液膜，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
16、如在升膜蒸发器中，溶液由下而上低的缺陷。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。蒸汽高速拉膜上升，使溶液侧的沸腾传热系数提高。一、单程型一、单程型(膜式膜式)蒸发器蒸发器 图7 管外侧开有48条纵槽的冷凝管截面 此外，在溶液中加入表面活性剂，可以降低溶液的表面张力，加大传热此外，在溶液中加入表面活性剂，可以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、面的润湿性
17、，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。表面活性剂可以回收循环使用，回收方法是于完成液中鼓人空气，活性剂即成面活性剂可以回收循环使用，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，可以回收泡沫浮在溶液表面上，可以回收9597的活性剂。的活性剂。课堂小结课堂小结 1.1.在膜式蒸发器内，溶液只通过加热室一次即
18、可浓缩到需要的浓度，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，停留时间仅为数秒或十余秒钟。停留时间仅为数秒或十余秒钟。2.2.升膜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升膜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。溶液；不适用于处理高粘度、有晶体析出或易结垢的溶液。3.3.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。结垢或粘度特大的溶液。4.4.升一降膜蒸发器一般用于浓缩过程中粘度变化大的溶液；或厂房高升一
19、降膜蒸发器一般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。操作。5.5.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。度、易结晶、易结垢或热敏性溶液的蒸发。作业布置作业布置 1.单项选择 下列蒸发器哪种不是膜式蒸发器。选择()A.升膜蒸发器 B.降膜蒸发器 C.升降膜蒸发器 D.外热式蒸发器 2.判断 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，停留时间仅为数秒或十余秒钟。（）3.判断 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。()谢谢 谢！谢！
