蒸发器-列文管式蒸发器
几种蒸发器的结构及工作原理
几种蒸发器的结构及工作原理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。
(一)中央循环管式(或标准式)蒸发器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。
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；同时由于结构紧凑、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。
中央循环管式蒸发器适用于处理结垢不严重、腐蚀性较小的溶液。
(二)悬筐式蒸发器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。
了解蒸发器的结构及选型55
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5）强制循环蒸发器 循环速度高达2.0～5.0m/s。 处理粘度大、易结沟或易结晶的溶液。
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2.膜式式（单程型）蒸发器
1）升膜蒸发器： 加热管长径比为100～150，管径为25～50mm。二
次蒸汽在加热管内的速度为20～50m/s，减压下为： 100～160m/s。
处理蒸发量较大的稀溶液以及热敏性或生泡的溶 液。不适合处理易结晶、易结垢或粘度特大的溶液。
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1.基本关系
1）物料衡算 对整个蒸发系统作溶质衡算，可得：
Fx0 F W xn
W
Fxn
xn
x0
F1
x0 xn
W W1 W2 Wn
9
对任一效作溶质衡算，可得：
Fx0 F W1 W2 Wi xi i 2
xi
F
W1
Fx0 W2
Wi
0
2）焓衡算
以00C的液体为基准，忽略热损失，可得： 第一效：
Fh0
D1 H1
hw
F
W1 h1
W1
H
1 1
若溶液的稀释热，且加热蒸汽的冷凝液在饱和温度
下排出，可得：
Q1 D1r1 Fc p0 t1 t0 W1r11
1
第i效：
Qi Di ri
Fc p0 W1c pw W2c pw Wi1c pw ti ti1 Wi ri1
H hw
0
若加热蒸汽的冷凝液在蒸汽的饱和温度下 排除，则：
D WH F W h1 Fh0 QL
r
1
2
2）溶液的稀释热可以忽略时
溶液的焓可以由比热算出，则：
h0 c p0 t0 0 c p0t0 h1 c p1 t1 0 c p1t1 hw c pw T 0 c pwT
蒸发设备的认知与操作—循环型(非膜式)蒸发器
中央循环管蒸发器的主要优点是结构简单、紧 凑，制造方便，操作可靠，投资费用少。缺点 是清理和检修麻烦，溶液循环速率较低，一般 仅在0.5 以下，传热系数小。它适用于黏度适 中、结垢不严重、有少量的结晶析出及腐蚀性 不大的场合。中央循环管式蒸发器在工业上的 应用较为广泛。
图16.2-1 中央循环管式蒸发器 1—外壳；2—加热室；3—中央循环管；4—蒸发室；5—除沫器
图16.2-2悬筐式蒸发器 1—加热室；2—分离室；3—除沫器 4—环形循环通道
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中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器
中央循环管式蒸发器为最常见的蒸发器，其结构如图16.2-1所示。 它主要由加热室、蒸发室、中央循环管和除沫器组成。蒸发器的 加热器由垂直管束构成，管束中央有一根直径较大的管子，称为 中央循环管，其截面积一般为管束总截面积的40％～100％。当 加热蒸汽(介质)在管间冷凝放热时，由于加热管束内单位体积溶 液的受热面积远大于中央循环管内溶液的受热面积，因此，管束 中溶液的相对汽化率就大于中央循环管的汽化率，所以管束中的 气液混合物的密度远小于中央循环管内气液混合物的密度。这样 造成了混合液在管束中向上、在中央循环管向下的自然循环流动。 混合液的循环速率与密度差和管长有关。密度差越大，加热管越 长，循环速率越大。但这类蒸发器受总高限制，通常加热管为 1～2 ，直径为25～75 ，长径比为20～40。
图16.2-3外加热式蒸发器 1—加热室；2—蒸发室；3—循环管
悬筐式蒸发器
悬筐式蒸发器
其结构如图16.2-2所示，它的加热室像个篮筐，悬挂 在蒸发器壳体的下部，作用原理与中央循环管式相同， 加热蒸汽从蒸发器的上部进入加热管的管隙之间，溶 液仍然从管内通过，并经外壳的内壁与悬筐外壁之间 的环隙中循环，环隙截面积一般为加热管总面积的 100％～150％。这种蒸发器的优点是溶液循环速度比 中央循环管式要大（—般在1～1.5 m/s），而且，加 热器被液流所包围，热损失也比较小；此外，加热室 可以由上方取出，清洗和检修比较方便。缺点是结构 复杂，金属耗量大。它适用于容易结晶的溶液的蒸发， 这时可增设析盐器，以利于析出的晶体与溶液分离。
蒸发器设计
目录第一章设计方案的确定 (3)1.1 蒸发器的类型与选择 (3)1.2 蒸发操作条件的确定 (1)1.2.1 加热蒸汽压强的确定 (1)1.2.2 冷凝器操作压强的确定 (2)第二章蒸发工艺的设计计算 (2)2.1 蒸发器的设计步骤 (2)2.2 各效蒸发量和完成液浓度的估算 (2)2.3溶液沸点和有效温度差的确定 (3)2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失∆/ (4)2.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失∆'' (4)2.3.3由流动阻力而引起的温度差损失∆''' (5)2.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差 (6)2.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (6)2.5估算蒸发器的传热面积 (7)2.6温差的重新分配与试差计算 (8)2.6.1重新分配各效的有效温度差 (8)2.6.2重复上述计算步骤 (9)第三章蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计 (14)3.1 加热管的选择和管束的初步估计 (14)3.1.1 循环管直径的选择 (14)3.1.2 加热室直径及加热管数目的确定 (15)3.1.3分离室直径和高度的确定 (16)3.2接管尺寸的确定 (15)3.2.1溶液的进出口管 (15)3.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管 (15)3.2.3冷凝水出口 (16)第四章蒸发装置的辅助设备的设计 (17)4.1 气液分离器 (17)4.2蒸汽冷凝器主要类型 (17)4.3蒸汽冷凝器的设计与选用 (19)4.3.1工作水量的计算 (19)4.3.2喷射器结构尺寸的计算 (19)4.3.3射流长度的决定 (22)第五章设计结果一览表 (22)结束语.............................................. 错误!未定义书签。
主要参考文献........................................ 错误!未定义书签。
5种循环型蒸发器分类及优缺点想涨姿势的童鞋快来
5种循环型蒸发器分类及优缺点想涨姿势的童鞋快来最近一本名叫《2015-2020年互联网+自然循环蒸发器运营模式研究报告》引起了部分业内工作者的注意。
我们都知道，蒸发器是化工厂常见的设备之一，这次报告就探讨了国内传统自然循环蒸发器企业在新形势下面临的新机遇与挑战，带来互联网思维融合自然循环蒸发器产业的新思考。
那么，作为化工人，我们对循环蒸发器本身又了解多少呢？今天，小7就给大家介绍一下。
循环型蒸发器的特点是溶液在蒸发器内作循环流动，根据造成液体循环的原理不同，又可将其分为自然循环和强制循环两种类型。
前者是借助在加热室不同位置上溶液的受热程度不同，使溶液产生密度差而引起的自然循环；后者是依靠外加动力使溶液进行强制循环。
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。
应用：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。
蒸发器设计说明书
KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计摘要：蒸发是化工生产中重要的单元操作，普遍应用于化工、医药、食品等行业中。
本次课程设计的任务是设计三效并流蒸发装置，将10% KNO3溶液浓缩至40%，年处理量为5×104吨。
采用中央循环管型蒸发器。
设计工作主要包括工艺设计计算，蒸发器传热面积优化编程，蒸发器工艺尺寸的设计计算及辅助设备的选型计算，主要设备的强度校核，管道及各种连接件的选型，工艺流程图及蒸发器装配图的绘制。
关键词：三效并流蒸发装置；蒸发；KNO3Abstract: Evaporation is an important unit operation in chemical process. It finds wide application in such fields as chemical industry, pharmaceutical industry, food industry and so on.The task is to design a three-effect forward flow evaporation system to concentrate 20,000 ton/year of KNO3aqueous solution from 10% to 40%. Standard evaporator (evaporator with central circulation downcomer) was chosen. The major work includes calculation of the process parameters and the heat transfer area, determination of the size and structure of the evaporator, and selection of the ancillary facilities, as well as checking the strength of the main equipments and choosing appropriate pipes. The process flow chart and the assembly drawing of one evaporator were completed with the aid of Auto CAD.Keyword: Three-effect forward flow evaporation; evaporation; KNO3第一章概述1.1 蒸发操作的特点蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使其中一部分溶剂汽化从而将溶液得到浓缩的过程。
蒸发器的形式
蒸发器的类型有：一、单程型蒸发器这类蒸发器的主要特点是，溶液在蒸发器内只加热一次，不做循环流动，即排出浓缩液。
溶液在通过加热室时，在管壁上呈膜状流动，因此也被称作是液膜式蒸发器。
这种单程型蒸发器一般根据工艺不同又分为升膜式蒸发器、降膜式蒸发器、刮板式蒸发器。
二、循环型蒸发器循环型蒸发器，顾名思义，就是指溶液在蒸发器内作循环流动的蒸发器。
引起蒸发器溶液循环的原因不同，操作不同，工艺不同，又分为自然循环和强制循环两类。
自然循环蒸发器又分中央循环管式蒸发器，悬筐式蒸发器，强制循环型蒸发器又分为列文式蒸发器、板式蒸发器、强制循环蒸发器。
三、间歇式蒸发器间歇式蒸发器是根据进料和出料的操作方式不同所产生的分类，这类蒸发器是指分批进料或者出料。
在整个蒸发过程中，蒸发器内的溶液浓度和沸点，随着时间改变进行进出料。
四、连续式蒸发器连续式蒸发器是指整个蒸发系统中，溶液的量都是持续稳定的，进料出料都是根据设计要求进行持续进出。
比较适合于大规模的生产过程。
汽车蒸发箱，指的是汽车发动机和汽车空调的散热器装置。
其主要的作用是使制冷剂由液态变成气态，然后大量吸收热量，之后低温低压的之制冷剂蒸汽进入压缩机，从而实现低温的目的。
因此实现给车内降温，保持车内温度的舒适性，进而降低驾驶员的疲劳强度，最终实现驾驶的安全性。
因此，蒸发箱对于空调而言是非常重要的。
所以，日常使用的过程中，车主要时常对蒸发箱进行清洁，保持蒸发箱的干净。
五、卧式蒸发器卧式壳管式蒸发器广泛应用于闭式盐水循环系统。
其主要特点是：结构紧凑，液体与传热表面接触良好，传热系数高。
但是它需要充入大量制冷剂，液柱对蒸发温度将会有一定的影响。
且当盐水浓度降低或者盐水泵因故停机时，盐水在管内有被冻结的可能。
若制冷剂为氟利昂，则氟利昂内溶液的润滑油很难返回压缩机。
此外，清洗时需要停止工作。
六、立管式蒸发器立管式和螺旋管式蒸发器的共同点是制冷剂在管内蒸发，整个蒸发器管组沉浸在盛满载冷剂的箱体内(或池、槽内)，为了保证载冷剂在箱内以一定速度循环，箱内焊有纵向隔板和装有螺旋搅拌器。
蒸发
将溶液加热，使其中部分溶剂气化并不断去除，以提高溶液中的溶质浓度的过程即蒸发。
一、蒸发原理与目的蒸发原理:蒸发是溶液浓缩的单元操作。
它采用加热的方法，使溶有不挥发性溶质的溶液沸腾，其中的部分溶剂被气化除去，而溶液得到浓缩。
蒸发目的：1. 制取浓缩产品--如浓缩果汁、蔬菜汁。
2. 获得饱和溶液，冷却后使溶质结晶--味精、白糖、精制盐。
3. 制取纯溶剂--蒸馏水、海水淡化等。
从目的看：是使溶剂和溶质分离，属化工分离，传质过程。
从机理看：溶剂分离出来的速率直接取决于供热量或供热速率，属传热过程。
二、基本流程图热源：水蒸汽，一般称为加热蒸汽。
二次蒸汽：当蒸发的物料为水溶液时，蒸发产生的溶剂蒸汽，亦称为水蒸气。
注意：加热蒸汽温度高于二次蒸汽温度。
料液、加热蒸汽分别在管内、管外流动。
二次蒸汽是否利用可将操作分为单效或多效蒸发。
蒸发过程进行的必要条件:不断提供热源(加热蒸汽);不断排除二次蒸汽。
三、蒸发过程的特点与方法特点：(1) 传热性质传热壁面一侧为加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。
(2) 溶液特性有些物料浓缩时易于结晶，结垢；有些热敏性物料由于沸点升高更易于变性；有些则具有较大的粘度或较强的腐蚀性等。
(3) 溶液沸点的改变由于不挥发溶质的存在，溶液的蒸气压低于同温度下纯溶剂的蒸气压。
因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点，这种现象称为溶液的沸点升高。
溶液的沸点升高导致蒸发的传热温度差的降低。
(4) 泡沫夹带二次蒸汽常夹带大量液沫，须除去。
(5) 能源利用利用二次蒸汽产生的潜热是须考虑。
食品工业蒸发的特点1.热敏性要求低温短时,采用真空蒸发器及液膜式蒸发器2.腐蚀性设备防腐,不锈钢3.粘稠性采用外力强制循环或加搅拌4.发泡性食品沸腾时形成泡沫,加入表面活性剂或采用机械装置消泡5.挥发性∵芳香成分和风味成分易挥发6.结垢性食品中Ca、Mg离子浓缩后产生沉淀；蛋白质、糖、果胶等到受热过度后变性、结块、焦化等；均形成垢层蒸发的分类●自然蒸发--溶液中的溶剂在低于沸点下汽化，例如海盐的晒制。
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列文管式蒸发器
一、列文管式蒸发器的原理
列文式蒸发器属于加热管外沸腾的自然循环型蒸发器。
其特点是在加热室的上部加一段2.7～5m高的直管作为沸腾室。
由于沸腾室内液柱静压力的作用，加热管内的溶液只升温不沸腾，升温后的溶液上升至沸腾室时，压力降低，沸腾气化。
这样，就将溶液的沸腾气化由加热室转移到没有传热面的沸腾室，沸腾室内装有隔板以防止汽泡增大，并可达到较大的流速。
列文式蒸发器可避免在加热管中析出晶体，可用于有晶体析出的溶液的蒸发。
二、列文管式蒸发器的特点
（1）加热室、循环室温差大，密度差大，循环速度大。
（2）因液体静压强引起的温度差损失大，因此要求加热蒸汽压强高。
三、列文管式蒸发器的应用
循环管截面积一般为加热管总截面积的200%～350%，阻力小，循环速度高达2.0～3.0m/s，适宜处理晶体析出或易结垢的溶液。