蒸發(fā)是液態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的物理過程。一般而言,蒸發(fā)器即液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的物體。工業(yè)上有大量的蒸發(fā)器,其中應(yīng)用于制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器是其中一種。蒸發(fā)器是制冷四大件中很重要的一個(gè)部件,低溫的冷凝液體通過蒸發(fā)器,與外界的空氣進(jìn)行熱交換,氣化吸熱,達(dá)到制冷的效果。蒸發(fā)器主要由加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量,促使液體沸騰汽化;蒸發(fā)室使氣液兩相完全分離。
這種蒸發(fā)器的主要缺點(diǎn)是液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失(意義詳見6.3.1)較大,為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。此外,設(shè)備龐大,消耗的材料多,需要高大的廠房等。 除了上述自然循環(huán)蒸發(fā)器外,在蒸發(fā)粘度大、易結(jié)晶和結(jié)垢的物料時(shí),還采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。在這種蒸發(fā)器中,溶液的循環(huán)主要依靠外加的動(dòng)力,用泵迫使它沿一定方向流動(dòng)而產(chǎn)生循環(huán)。循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制,一般在2.5m/s以上。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也比一般自然循環(huán)的大。但它的明顯缺點(diǎn)是能量消耗大,每平方米加熱面積約需0.4~0.8kW。
由于溶液在單程型蒸發(fā)器中呈膜狀流動(dòng),因而對(duì)流傳熱系數(shù)大為提高,使得溶液能在加熱室中一次通過不再循環(huán)就達(dá)到要求的濃度,因此比循環(huán)型蒸發(fā)器具有更大的優(yōu)點(diǎn)。溶液不循環(huán)帶來好處有:(1)溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短,因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā);(2)整個(gè)溶液的濃度,不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度,因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。
刮板式蒸發(fā)器蒸發(fā)器外殼內(nèi)帶有加熱蒸汽夾套,其內(nèi)裝有可旋轉(zhuǎn)的葉片即刮板。刮板有固定式和轉(zhuǎn)子式兩種,前者與殼體內(nèi)壁的間隙為0.5~1.5mm,后者與器壁的間隙隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)而變。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入(亦有加至與刮板同軸的甩料盤上的)。由于重力、離心力和旋轉(zhuǎn)刮板刮帶作用,溶液在器內(nèi)壁形成下旋的薄膜,并在此過程中被蒸發(fā)濃縮,完成液在底部排出。這種蒸發(fā)器是一種利用外加動(dòng)力成膜的單程型蒸發(fā)器,其突出優(yōu)點(diǎn)是對(duì)物料的適應(yīng)性很強(qiáng),且停留時(shí)間短,一般為數(shù)秒或幾十秒,故可適應(yīng)于高粘度(如栲膠、蜂蜜等)和易結(jié)晶、結(jié)垢、熱敏性的物料。