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部件,低溫的冷凝液體通過蒸發(fā)器,與外界的空氣進行熱交換,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。
醫(yī)學(xué)中使用的蒸發(fā)器vaporizer,揮發(fā)性吸入麻醉藥在室溫下均呈液態(tài)。蒸發(fā)器能有效地將揮發(fā)性麻醉藥液蒸發(fā)為氣體,并能地調(diào)節(jié)麻醉藥蒸氣輸出的濃度。麻醉藥的蒸發(fā)需要熱量,蒸發(fā)器周圍的溫度是決定揮發(fā)性麻醉藥蒸發(fā)速度的主要因素。當(dāng)代的麻醉機廣泛采用了溫度量補償型蒸發(fā)器,即在溫度或新鮮氣流量發(fā)生變化時,能通過自動補償機制來保持揮發(fā)性吸入麻醉藥蒸發(fā)速度恒定,從而保證吸入麻醉藥離開蒸發(fā)器的輸出濃度穩(wěn)定。
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,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,因而溶液的沸點高,有效溫度差就減小。這是循環(huán)式蒸發(fā)器的共同缺點。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,還采用強制循環(huán)蒸發(fā)器。在這種蒸發(fā)器中,溶液的循環(huán)主要依靠外加的動力,用泵迫使它沿一定方向流動而產(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。但它的明顯缺點是能量消耗大,每平方米加熱面積約需0.4~0.8kW。