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。
為了使溶液有良好的循環(huán),中央循環(huán)管的截面積一般為其它加熱管總截面積的40~;加熱管高度一般為1~2m;加熱管直徑在25~75mm之間。這種蒸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用十分廣泛。但是由于結(jié)構(gòu)上的限制,循環(huán)速度不大。加上溶液在加熱室中不斷循環(huán),使其濃度始終接近完成液的濃度,因而溶液的沸點(diǎn)高,有效溫度差就減小。這是循環(huán)式蒸發(fā)器的共同缺點(diǎn)。此外,設(shè)備的清洗和維修也不夠方便,所以這種蒸發(fā)器難以完全滿足生產(chǎn)的要求。
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。
升膜式蒸發(fā)器其加熱室由許多豎直長管組成。常用的加熱管直徑為25~50mm,管長和管徑之比約為100~150。料液經(jīng)預(yù)熱后由蒸發(fā)器底部引入,在加熱管內(nèi)受熱沸騰并迅速汽化,生成的蒸汽在加熱管內(nèi)高速上升,一般常壓下操作時(shí)適宜的出口汽速為20~50m/s,減壓下操作時(shí)汽速可達(dá)100至160m/s或更大些。溶液則被上升的蒸汽所帶動(dòng),沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸發(fā),汽、液混合物在分離器2內(nèi)分離,完成液由分離器底部排出,二次蒸汽則在頂部導(dǎo)出。須注意的是,如果從料液中蒸發(fā)的水量不多,就難以達(dá)到上述要求的汽速,即升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃溶液的蒸發(fā);它對(duì)粘度很大,易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料也不適用。