循环型蒸发器分类及优缺点

        目前常用的循环型蒸发器有以下几种：

        一、中央循环管式蒸发器

        简介：中央循环管式蒸发器的加热室由一垂直的加热管束（沸腾管束）构成，在管束中央有一根直径较大的管子，称为中央循环管，其截面积一般为加热管束总截面积的40~100%。当加热介质通入管间加热时，由于加热管内单位体积液体的受热面积大于中央循环管内液体的受热面积，因此加热管内液体的相对密度小，从而造成加热管与中央循环管内液体之间的密度差，这种密度差使得溶液自中央循环管下降，再由加热管上升，形成自然循环流动。

        操作时，管束内单位体积溶液的受热面积大于粗管内的，即前者受热好，溶液汽化的多，因此细管内的溶液含汽量多，致使密度比粗管内溶液的要小，这种密度差促使溶液作沿粗管下降而沿细管上升的循环运动，故粗管除称为中央循环管外还称为降液管，细管称为加热管或沸腾管。

        中央循环管式蒸发器在过程工业中应用十分广泛，故又称为标准式蒸发器。它适用于蒸发结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。这种蒸发器的传热面积可高达数百平方米，传热系数约为600w/（m·℃）~3000w/（m·℃）

        优缺点：中央循环管式蒸发器是从水平加热室及蛇管加热室蒸发器发展而来。相对于这些老式蒸发器而言，它具有溶液循环好、传热速率快等优点。

        但实际上这类蒸发器由于受总高度的限制，所以加热管长度较短，一般为1至2m，直径：25至75mm，所以循环速度一般在0.4m/s~0.5m/s以下。另外，由于溶液不断循环，使加热管内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，蒸发器的加热室不易清洗。

        二、悬筐式蒸发器

        简介：悬筐式蒸发器是在中央循环管蒸发器的基础上进行的改进，其加热室像个悬筐，悬挂在蒸发器壳体的下部，可由顶部取出。加热介质由中央蒸汽管进入加热室，而在加热室外壁与蒸发器壳体的内壁之间有环隙通道，其作用类似于中央循环管。

        悬筐式蒸发器适用于蒸发易结垢或有晶体析出的溶液，常用于烧碱工业中。

        优缺点：悬筐式蒸发器的优点是循环速度较高（约为1~1.5m/s），传热系数较大。由于与壳体接触的是温度较低的溶液，其热损失较小，且加热室的一端可自由膨胀，避免了管子与管板之间的温差应力。此外，由于悬挂的加热室可以由蒸发器上方取出，故其清洗和检修都比较方便。

        其缺点是结构复杂，金属消耗量大。

        三、外热式蒸发器

        外热式循环蒸发器具有制造简单、维修方便等优点，是循环型蒸发器中应用最广泛的蒸发器之一，也是最典型的一种蒸发器。外热式循环蒸发器可分为外热式自然循环蒸发器和外热式强制循环蒸发器。

        外热式自然循环蒸发器

        简介：外热式自然循环蒸发器由循环管、加热室、沸腾管、分离室四个主要部分组成。蒸发过程中，料液进入加热室加热升温，由于未达到该状态下的饱和温度，溶液并不沸腾，随着加热和管内压强的降低，当溶液的温度达到该状态下的饱和压强后，开始沸腾，从而产生大量气泡。溶液的密度也随之减小，这样在沸腾管中的气液混合物和循环管侧的未沸腾的料液间存在密度差，形成了外热式自然循环蒸发器的循环推动力。

        应用：可以在真空条件下操作，适用于中药、西药、葡萄糖、淀粉、味精、乳品等热敏性物料的低温真空浓缩，应用范围较广。

        优缺点：外热式蒸发器的加热管长径比为60~100，常压蒸发时，溶液在循环管内的循环速度小于一米每秒。由于其采用的是外置加热室，便于清洗和更换，并且不受分离室结构以及加热室尺寸的影响，一个蒸发器可配一到四个加热室，因此能够达到很大的蒸发能力。

        但人无完人，物也一样，外热式自然循环蒸发器也有一些不足之处。主要就是溶液的循环速度不高，传热效果欠佳，溶液温度较高。

        外热式强制循环蒸发器

        简介：外热式强制循环蒸发器是由加热室和蒸发室组成，靠循环管、循环泵连接成一个整体，它适合于有结晶颗粒或粉粒的溶液蒸发浓缩。

        应用：可用于工业废水处理、城市污水处理等。

        优缺点：其结构简单，容易操作，唯一不足的是电耗相对较高。这种蒸发器利用外加动力促使料液循化，工业中一般用轴流泵提供动力。在同样条件下，提高蒸发器内液体的循环速度，则单位时间内通过加热管的溶液越多，溶液温度越低，越有利于热敏性物质的蒸发，且还有利于传热系数的提高。同时，由于降低了单程气化率，溶液在加热管壁面附近的局部浓度增高现象得到了控制，减缓了加热管上的结构现象。

        但是强制循环蒸发器在蒸发过程中，随着溶液浓度的逐渐增大，在动设备（如循环泵）处易发生结晶结构等现象，并且设备运行时动力消耗大，通常为0.4~0.8kW（每1m2传热面积）。因此，加热面积越大，所需循环泵的动力越大，其维修和操作费用也越大。

        四、列文蒸发器

        简介：列文蒸发器的结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用，而并不在加热管内沸腾，直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾，因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室。

        应用：适用于处理有晶体析出或易结垢的溶液。

        优缺点：优点是循环速度大，传热效果好。由于溶液在加热管中不沸腾，可以避免在加热管中析出晶体。另外，这种蒸发器的循环管截面积约为加热管的总截面积的2至3倍，溶液循环速度可达2.5至3m/s以上，故总传热系数亦较大。

        主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失较大，为了保持一定的有效温度差，要求加热蒸汽有较高的压力。此外，设备庞大，消耗的材料多，需要高大的厂房等。

        五、强制循环蒸发器

        简介：强制循环蒸发器是利用外加动力（循环泵）使溶液沿一定方向作高速循环流动。循环速度的大小可通过调节泵的流量来控制，一般循环速度在2.5m/s以上。它的加热室有卧式和立式两种结构，液体循环速度大小由泵调节。根据分离室循环料液进出口的位置不同，它又可以分为正循环强制蒸发器及逆循环强制蒸发器，循环料液进口位置在出口位置上部的称为正循环，反之为逆循环。

        应用：强制循环蒸发器用于避免在加热面上沸腾的产品而形成结垢或产生结晶。为此，管中的流动速度必须高。当循环液体流过热交换器时被加热，然后在分离器的压力降低时部分蒸发，从而将液体冷却至对应该压力下的沸点温度。

        由于循环泵的原因，蒸发器的操作与温差基本无关，物料的再循环速度可以精确调节，蒸发速率设定在一定的范围内。在结晶应用中，晶体可以通过调节循环流动速度和采用特殊的分离器设计从循环晶体泥浆中分离出来。设备采用泵强制循环，具有蒸发速率高，浓缩比重大的特点，特别适用于浓度或粘度较高物料的蒸发。

        优缺点：这种蒸发器的优点是传热系数大，对于粘度较大或易结晶、结垢的物料，适应性较好，但其动力消耗较大。蒸发器的加热室不易清洗。