【精品课件】蒸发与结晶设备
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2.4 蒸发与结晶ppt课件
气 循环管
加热管内液面高度1/4~1/5管长与直 径的比值100~500管径在25~80mm 不易过大
不适合： 黏度大于0.05Pa.s易结垢、 或有结晶析出的物料
14
爬膜的形成过程：
形成爬膜的动力：产生的二次蒸汽的拖动力，需要克服液体的重力，所以 二次蒸汽速度要高。 升膜蒸发器正常操作的关键：形成爬膜。
浆叶直径为罐径的1/3~1/2 ，具有一定的倾角
33
总体积3.5，圆筒直径1.27m，长2.8m,开口弦长0.634m
34
35
真空煮晶锅 1.二次蒸汽排出口 2. 汽液分离器 3 清洗孔 4.视镜 5 吸液管 6.人孔 7.压力表孔 8.蒸汽进口管 9.锚式搅拌器 10.排料阀 1l.轴封填料箱 12搅拌轴
溶液中质点在晶核上排 列是按一定的顺序排列的。
26
晶体形成的速度：
dd t K' rcK1coH rcF
式中：晶体生长的速度m/（m2.s）
K’——溶液溶质的扩散系数 K1 ——溶液常数 T ——绝对温度K H ——黏度 Pa.s r ——境界膜厚度m co ——过饱和溶液的浓度mol/m3 表面排列速度的当量浓度mol/m3
10
生
物
工
• 1.管式薄膜蒸发器
管内溶液被二次蒸汽拉成薄
业 常
膜
用
• 2.刮板式薄膜蒸发器
刮板刮成薄膜
的 薄 膜 蒸
• 3.离心式薄膜蒸发器
利用旋转的加热面
使进入的液体在离心力的作用下甩成薄膜。适合水分高，黏度小的
溶液浓缩。
发
器
11
• 管式薄膜蒸发器 • 按液体在管内的流动状态可分为
1.升膜式管式薄膜蒸发器 液膜和二次蒸汽自下向上并流上升 2.降膜式薄膜蒸发器 上向下并流下降 3.升降膜式薄膜蒸发器 加热管先升膜操作，再降膜操作
新版第七章蒸发与结晶设备ppt课件
❖ 其缺点是结构复杂，动力消耗大，每平方米传热 面约需1.5～3kw。此外，受夹套传热面的限制， 其处理量也很小。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
4.离心薄膜式蒸发器 ❖ 图7-5
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2
液面
2
液面
1
（ a）
1
液面
1
（ b）
3
料
料
液
液
1
（ c）
（ d）
图 11-9 降 膜 蒸 发 器 的 液 体 分 布 器 1-加 热 管 2-导 流 管 3-旋 液 分 配 头
装置以保持蒸发室的真空度，从而消耗额外的能量。 保持的真空度愈高，消耗的能量也愈大。同时，随 着压力的减小，溶液沸点降低，其粘度亦随之增大， 常使对流传热系数减小，从而也使总传热系数减小。 此外，由于二次蒸汽的温度的降低使得冷凝的传热 温度差相应降低。
为深入学习习近平新时代中国特色社 会主义 思想和 党的十 九大精 神,贯彻 全国教 育大会 精神,充 分发挥 中小学 图书室 育人功 能
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（3）升－降膜式蒸发器
３ ２
❖
将升膜和降膜式
蒸发器装在一个外壳中
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4.离心薄膜式蒸发器 ❖ 图7-5
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2
液面
2
液面
1
（ a）
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液面
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（ b）
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料
料
液
液
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（ c）
（ d）
图 11-9 降 膜 蒸 发 器 的 液 体 分 布 器 1-加 热 管 2-导 流 管 3-旋 液 分 配 头
装置以保持蒸发室的真空度，从而消耗额外的能量。 保持的真空度愈高，消耗的能量也愈大。同时，随 着压力的减小，溶液沸点降低，其粘度亦随之增大， 常使对流传热系数减小，从而也使总传热系数减小。 此外，由于二次蒸汽的温度的降低使得冷凝的传热 温度差相应降低。
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（3）升－降膜式蒸发器
３ ２
❖
将升膜和降膜式
蒸发器装在一个外壳中
《蒸发与结晶设备》PPT课件
➢起晶方法
• 自然起晶法
• 刺激起晶法
• 晶种起晶法
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结晶设备
➢结晶设备的类型和特点
结晶设备可分为浓缩结晶设备、冷却结晶设备和等 电点结晶设备和真空结晶设备等。
➢设计结晶设备应注意的条件
应考虑溶液的性质、黏度、杂质的影响，结晶温度， 结晶体的大小、形状及结晶长大速率特性等条件，以 保证结晶良好，结晶速率快。
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16
精选课件ppt
17
三效顺流降膜蒸发器装置
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18
双效降膜式真空浓缩蒸发器流程图
精选课件ppt
19
带热泵的四效蒸发器工艺流程图
精选课件ppt
20
➢刮板式蒸发器
刮板式蒸发器是通过旋转的刮板使液料形 成液膜的蒸发设备。
由转动轴、物料分配盘、刮板、轴承、蒸 发室和夹套加热室等部分构成。
4. 连续结晶过程中同时具有各种大小粒子的晶体。
5. 及时清除影响结晶的杂质。
6. 设备内溶液的循环速度精选要课件恰ppt 当。
34
蒸发与结晶设备复习思考题
1、什么是多效蒸发及热泵蒸发 ？ 2、蒸发设备必须满足的基本要求？ 3、简述升膜式蒸发器的成膜机理和设计 要点。 4、设计一离心薄膜蒸发设备流程。 5、说明结晶设备设计要注意的条件。 6、 简述连续结晶应满足的要求。
对溶液的周边分布作用而形成薄膜。
精选课件ppt
24
•离心式薄膜蒸发设备流程
由物料平衡槽、进料螺杆泵、离心薄膜蒸发器、水 力喷射泵、冷却水循环泵、浓缩液贮罐和出料螺杆泵。
1.平衡槽 2.进料螺杆泵 3.蒸发器 4.喷射泵
5.水池 6.水泵 7.浓精缩选液课件贮ppt罐 8.出料螺杆泵
第七章蒸发与结晶设备
LOGO
工作原理：
❖ 操作时转鼓高速旋转，经滤过后的料液从蒸发器顶部进 入，由喷嘴分别喷入空心碟片下面，在离心力作用下， 料液向外流动迅速分散形成极薄的液膜（厚度小于 0.1mm），在极短时间内迅速蒸发浓缩，浓缩液在离心力 的作用下流至外缘，汇集到环形液槽，由吸液管从蒸发 器上段抽出进入浓缩液槽。加热蒸汽由底部通过空心轴 进入蒸发器锥形盘夹层中，冷凝水受离心力作用由小孔 甩出，落在转鼓的最低位置流出。二次蒸汽由蒸汽排出 口进入冷凝器移除。蒸发完毕后还可用热水或冷水通过 洗涤水喷嘴冲洗蒸发器各部。
第一节 蒸发设备
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（二）蒸发过程进行的必要条件 ①供应足够的热能，以维持溶液的沸腾温度和补
充因溶剂汽化所带走的热能； ②及时排除汽化出来的溶剂蒸汽； ③具有一定的热交换面积。 为了区别加热蒸汽和汽化蒸汽，把作热源的
蒸汽叫做一次蒸汽，从溶液中汽化出来的蒸汽叫 二次蒸汽。
第一节 蒸发设备
LOGO
第一节 蒸发设备
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❖ 优点：升膜式蒸发器具有传热效率高，物料受热 时间短的特点。
为了能在加热管内有效地成膜，上升的蒸汽 应具有一定的速度。例如，常压下操作时适宜的 出口汽速一般为20～50m/s，减压下操作时汽速则 应更高。因此，如果料液中蒸汽的水量不多，就 难以达到上述要求的汽速。
❖ 不适用：较浓溶液的蒸发；对粘度很大，易结晶 或易结垢的物料也不适用。
热管底部与新鲜料液一起再经加热管加热和汽化； ❖ 若为降膜式蒸发器，则须借助循环泵，将分离器引出的溶
液送往器顶重新进行分布和浓缩，用升降膜蒸发器对溶液 进行循环浓缩，可不用循环泵。
第一节 蒸发设备 ❖ 用于链霉素溶液浓缩的自然循环式升膜蒸发器
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第7章蒸发、第8章结晶课件(共41张PPT)《化工单元操作(第三版)》同步教学(化工版)
第7章 蒸发
7.1 概述
7.1.1蒸发在工业生产中的应用
将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气化，溶 液浓缩得到浓溶液的过程称为蒸发。蒸发是化工、轻工、冶金、 医药和食品加工等工业生产中常用的一种单元操作。
主要用于： ⑴制取浓溶液 如上述的氢氧化钠浓溶液；氧化铝生产中，氢 氧化铝分解母液的蒸发；食品工业中利用蒸发操作将一些果汁 加热，使一部分水分气化并除去，以得到浓缩的果汁产品等。
⑵ 获得高纯度的纯净固体物料 由于晶体形成过程中的排它性，即使原 溶液中含有杂质，经过结晶所得的晶体产品也能达到相当高的纯净度，故结 晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。比如柠檬酸钠的结晶纯化等。
结晶操作特点
• ⑴ 能从杂质含量较多的混合液中分离出高 纯度的晶体，其它单元操作却难以做到。
• ⑵ 能分离高熔点混合物、相对挥发度小的 物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系。 比如，沸点相近的组分，其熔点可能有显 著差别。
蒸发器的蒸发面积
A Q K tm
图7-2 单效蒸发的物料 衡算和热量衡算
7.2.3多效蒸发
7.3.1多效蒸发对节能的意义
表8-3 单位蒸汽消耗量概况
效数
单效
双效
三效
四效
五效
（D/W）
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
7.2.3多效蒸发
7.3.2多效蒸发流程
图7-3 并流加料蒸发流程
7.2.3多效蒸发
图7-1 单效真空蒸发流程 1—加热室；2—分离室；3—二次分离器；4—混合冷凝器； 5—汽液分离器；6—缓冲罐；7—真空泵；8—冷凝水排除器
7.2.2单效蒸发计算
水份蒸发量
F xw1 (F W ) xw2
7.1 概述
7.1.1蒸发在工业生产中的应用
将含有非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气化，溶 液浓缩得到浓溶液的过程称为蒸发。蒸发是化工、轻工、冶金、 医药和食品加工等工业生产中常用的一种单元操作。
主要用于： ⑴制取浓溶液 如上述的氢氧化钠浓溶液；氧化铝生产中，氢 氧化铝分解母液的蒸发；食品工业中利用蒸发操作将一些果汁 加热，使一部分水分气化并除去，以得到浓缩的果汁产品等。
⑵ 获得高纯度的纯净固体物料 由于晶体形成过程中的排它性，即使原 溶液中含有杂质，经过结晶所得的晶体产品也能达到相当高的纯净度，故结 晶是获得纯净固体物质的重要方法之一。比如柠檬酸钠的结晶纯化等。
结晶操作特点
• ⑴ 能从杂质含量较多的混合液中分离出高 纯度的晶体，其它单元操作却难以做到。
• ⑵ 能分离高熔点混合物、相对挥发度小的 物系、共沸物、热敏性物质等难分离物系。 比如，沸点相近的组分，其熔点可能有显 著差别。
蒸发器的蒸发面积
A Q K tm
图7-2 单效蒸发的物料 衡算和热量衡算
7.2.3多效蒸发
7.3.1多效蒸发对节能的意义
表8-3 单位蒸汽消耗量概况
效数
单效
双效
三效
四效
五效
（D/W）
1.1
0.57
0.4
0.3
0.27
7.2.3多效蒸发
7.3.2多效蒸发流程
图7-3 并流加料蒸发流程
7.2.3多效蒸发
图7-1 单效真空蒸发流程 1—加热室；2—分离室；3—二次分离器；4—混合冷凝器； 5—汽液分离器；6—缓冲罐；7—真空泵；8—冷凝水排除器
7.2.2单效蒸发计算
水份蒸发量
F xw1 (F W ) xw2
第八章蒸发与结晶设备PPT优秀课件
蒸发结晶设备、真空结晶设备
冷却结晶设备：用降温方法使溶液进入过饱和 蒸发结晶设备：蒸发溶剂使溶液进入过饱和
真空结晶设备：没有加热或冷却装置，料液在真空 状态下自蒸发浓缩并同时降低温度
33
5.选型 ❖ 溶液的性质（溶解度与温度关系） ❖ 结晶体的大小、形状及晶体长大速率 ❖ 经济性
34
二、常用结晶设备 1.要求 ❖ 传热：无传热面、传热面要光滑 ❖ 混合：气流搅拌、机械搅拌（低转速， 大尺寸，靠近传热面） ❖ 内壁：光滑、无棱角
T—离开结晶器的溶剂蒸汽温度，K
46
• 冷却剂带走的热量：Q7 G0C0t
• 散失的热量：
Q8 KAT
式中: G0—冷却剂用量，Kg C0—冷却剂的平均比热，kJ/（kg·K） △t—冷却剂进出口的温度差，k
K—散热系数，kJ/（m2·h·K）
A—结晶器的表面积，m2
△T—结晶器外壁与周围空气的温度差，K
3.方式： ❖ 自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，
蒸发仅在溶液表面进行，蒸发速率低
❖ 沸腾蒸发：溶液在沸点下蒸发，溶液任何部分
都发生汽化，蒸发速率高 ❖ 工业生产上的蒸发设备都是在沸腾状态下进行
1
4.要求：
❖ 充分的热源，维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所 需要的热量
❖ 迅速排除二次蒸汽 ❖ 一定的传热面积，保证足够的传热量
x
49
❖ 选定设备的形式，如采用球形底的煮晶锅， 则：
V G x 2 G x V 1 V 21 1 2D 3 D 2H
一般H/D=2～3，取2.5时：D 3 24G 8.5 x
验算蒸发时器内二次蒸汽流速（1～3m/s），过 大会造成雾沫夹带，需要修正
50
冷却结晶设备：用降温方法使溶液进入过饱和 蒸发结晶设备：蒸发溶剂使溶液进入过饱和
真空结晶设备：没有加热或冷却装置，料液在真空 状态下自蒸发浓缩并同时降低温度
33
5.选型 ❖ 溶液的性质（溶解度与温度关系） ❖ 结晶体的大小、形状及晶体长大速率 ❖ 经济性
34
二、常用结晶设备 1.要求 ❖ 传热：无传热面、传热面要光滑 ❖ 混合：气流搅拌、机械搅拌（低转速， 大尺寸，靠近传热面） ❖ 内壁：光滑、无棱角
T—离开结晶器的溶剂蒸汽温度，K
46
• 冷却剂带走的热量：Q7 G0C0t
• 散失的热量：
Q8 KAT
式中: G0—冷却剂用量，Kg C0—冷却剂的平均比热，kJ/（kg·K） △t—冷却剂进出口的温度差，k
K—散热系数，kJ/（m2·h·K）
A—结晶器的表面积，m2
△T—结晶器外壁与周围空气的温度差，K
3.方式： ❖ 自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，
蒸发仅在溶液表面进行，蒸发速率低
❖ 沸腾蒸发：溶液在沸点下蒸发，溶液任何部分
都发生汽化，蒸发速率高 ❖ 工业生产上的蒸发设备都是在沸腾状态下进行
1
4.要求：
❖ 充分的热源，维持溶液的沸腾和补充溶剂汽化所 需要的热量
❖ 迅速排除二次蒸汽 ❖ 一定的传热面积，保证足够的传热量
x
49
❖ 选定设备的形式，如采用球形底的煮晶锅， 则：
V G x 2 G x V 1 V 21 1 2D 3 D 2H
一般H/D=2～3，取2.5时：D 3 24G 8.5 x
验算蒸发时器内二次蒸汽流速（1～3m/s），过 大会造成雾沫夹带，需要修正
50
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第一节 蒸发设备
二、单流长管膜式蒸发器 ❖ 单流式长管薄膜蒸发器具有一细长的竖立管束，
管束中的长管直径一般为20～50mm，高度一般为 2～12m，管长和管径之比约为100～150。作为加 热用的蒸汽在壳程内流动，料液则在管程内流动。 根据料液以及从其中蒸出的二次蒸汽流动方向的 不同，长管式薄膜蒸发器可分为升膜式、降膜式 及升-降膜式三种形式。
敞口设备直接将二次蒸汽排出，所用设备及工艺 较简单。 （2）加压蒸发 加压蒸发是为了提高二次蒸汽的温 度，以便利用二次蒸汽。较高的蒸发温度还能降 低溶液的黏度，增加流动性，改善传热效果。 （3）减压蒸发 减压蒸发也称真空蒸发。它是在减 压或真空条件下进行的蒸发过程，真空使溶液的 沸点降低。
第一节 蒸发设备
图7-2 降膜式蒸发器 1.蒸发器 2.分离器 3.液体分离器
4.料液 5.加热蒸汽 6.二次蒸汽 7.完成液
第一节 蒸发设备 降膜式蒸发器的顶部的液体分布器
图7-3（a）的导流管为一有螺旋形沟槽的圆柱体； 图7-3（b）的导流棒下部是圆锥体，此圆锥体的底面向内凹， 以免沿锥体斜面流下的液体再向中央聚集； 图7-3（c）靠齿缝使液体沿加热管内壁成膜状流下； 图7-3（d）为旋液式分布装置，用于强制循环降膜蒸发器中.
❖ 适用：易于发泡、黏度小的热敏性料液的蒸发。
第一节 蒸发设备
（二）降膜式长管蒸发器
降膜式蒸发器的结构与 升膜式蒸发器基本一致，区 别在于料液是从蒸发器的顶 部经液体分布装置均匀分布 后进入加热管中，在重力作 用下沿管壁成膜状下降。随 着液膜的下降，部分料液被 汽化，蒸出的二次蒸汽由于 管顶有料液封住，所以只能 随着液膜往管底排出，然后 在分离器中分离。
工作原理： ❖ 料液经预热器加热至接近沸点的温度后加入器底，因器内
处于真空状态，因此很容易受热汽化，蒸汽在管内以很高 的速度上升，并夹带着部分还未汽化的料液以液膜的形式 沿着管内壁上升，液膜上升是靠高速蒸汽对流层的拖带而 形成，又称为“爬膜”现象。料液边上升边被浓缩，被蒸 汽带出的浓缩液在器顶的汽－液分离器中进行分离，二次 蒸汽在分离器顶部被引出进入预热器的夹层中供预热蒸汽 之用，多余的废气则在冷凝器中冷凝自出口排出，浓缩液 在分离器底部被引入接受器收集。
第一节 蒸发设备
（二）蒸发过程进行的必要条件 ①供应足够的热能，以维持溶液的沸腾温度和补
充因溶剂汽化所带走的热能； ②及时排除汽化出来的溶剂蒸汽； ③具有一定的热交换面积。 为了区别加热蒸汽和汽化蒸汽，把作热源的
蒸汽叫做一次蒸汽，从溶液中汽化出来的蒸汽叫 二次蒸汽。
第一节 蒸发设备
（三）蒸发的分类 1．按蒸发器内的操作压力分 （1）常压蒸发 常压蒸发若不利用二次蒸汽，可用
分为间歇式、连续式。
第一节 蒸发设备
4．按加热部分的结构分 ❖ 可分为膜式和非膜式，薄膜蒸发具有传热效果好，
蒸发速度快，无静压头产生使得沸点升高的现象 等优点，成为目前蒸发设备的主流。 ❖ 进行蒸发操作的设备称为蒸发器。蒸发器的类型 很多，结构形式各异，但都由加热室、蒸发室以 及使二次蒸汽冷凝的冷凝器组成。由于制药工业 中有很多产品是热敏性物质，因此，常采用薄膜 蒸发器，因为受热时间短，所以能保证产品的质 量。
第一节 蒸发设备
一、概述 蒸发的方式有自然蒸发与沸腾蒸发两种。
自然蒸发：溶液中的溶剂在低于其沸点下汽化，此种 蒸发仅在溶液表面进行，故速率缓慢，效率很低。
沸腾蒸发：在沸点下的蒸发，溶液任何部分都发生汽 化，效率高。 （一）蒸发的目的 1．利用蒸发操作取得浓溶液，在制药工业中，经常 需将药物浓缩到一定浓度，如中药丸剂的制取。 2．通过蒸发操作制取过饱和溶液而得到结晶产品。 3．将溶液蒸发并将蒸汽冷凝、冷却，以达到纯化溶 剂的目的。
第七章 蒸发与结晶设备
第七章 蒸发和结晶设备
❖1.掌握蒸发、结晶设备选用原则 ❖2.掌握常用设备的操作方法及注意事项 ❖3.掌握蒸发与结晶设备的一般维护方法 ❖4.熟悉蒸发、结晶的概念，常用设备的类
型、 结构及特点
第七章 蒸发和结晶提高溶液中溶质的浓度或 使溶液浓缩至饱和而析出溶质，也就是使 挥发性的溶剂与不挥发的溶质进行分离的 一种重要的单元操作。
❖结晶 结晶是指溶质自动从过饱和溶液中析
出形成新相的过程，结晶操作是获得纯净 固体物质的重要方法之一。
第七章 蒸发和结晶设备
❖ 蒸发与结晶都是药物生产中的基本操作，两 者之间最大区别在于：蒸发是将部分溶剂从溶液 中排出，使溶液浓度增加，溶液中的溶质没有发 生相变；而结晶过程则是通过将过饱和溶液冷却、 蒸发，或投入晶种使溶质结晶析出。结晶过程的 操作与控制比蒸发过程要复杂得多。有的工厂将 蒸发与结晶过程置于蒸发器中连续进行，这样虽 然可以节约设备投资，但对结晶晶体质量、结晶 提取率即产品提取率将造成负面影响。
第一节 蒸发设备
❖ 优点：升膜式蒸发器具有传热效率高，物料受热 时间短的特点。 为了能在加热管内有效地成膜，上升的蒸汽 应具有一定的速度。例如，常压下操作时适宜的 出口汽速一般为20～50m/s，减压下操作时汽速则 应更高。因此，如果料液中蒸汽的水量不多，就 难以达到上述要求的汽速。
❖ 不适用：较浓溶液的蒸发；对粘度很大，易结晶 或易结垢的物料也不适用。
第一节 蒸发设备
❖ （一）升膜式蒸发器
升膜式蒸发器是指在
蒸发器中形成的液膜与蒸
发的二次蒸汽气流方向相
同，由下而上并流上升，
其结构由蒸发加热管、二
次蒸汽液沫导管、分离器
和循环管四部分组成。
图7-1 升膜式蒸发器 1-蒸发器；2-分离器；3-进料；
4-加热蒸汽；5-二次蒸汽； 6-冷凝器；7-完成液
第一节 蒸发设备
2．按蒸汽利用情况分 分为单效蒸发、二效蒸发和多效蒸发。要保
证蒸发的进行，二次蒸汽必须不断地从蒸发室中 移除，若二次蒸汽移除后不再利用时，这样的蒸 发称为单效蒸发；若二次蒸汽被引入另一蒸发器 作为热源，在另一蒸发器中被利用，称为二效蒸 发，依次类推，如蒸汽多次被利用串联操作，则 称为多效蒸发。多效蒸发可提高初始加热蒸汽的 利用率。 3．按操作流程分