中央循環(huán)管式蒸發(fā)器這種蒸發(fā)器又稱作標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器。它的加熱室由垂直管束組成,中間有一根直徑很大的中央循環(huán)管,其余管徑較小的加熱管稱為沸騰管。由于中央循環(huán)管較大,其單位體積溶液占有的傳熱面,比沸騰管內(nèi)單位溶液所占有的要小,即中央循環(huán)管和其它加熱管內(nèi)溶液受熱程度不同,從而沸騰管內(nèi)的汽液混合物的密度要比中央循環(huán)管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,會使蒸發(fā)器中的溶液形成由中央循環(huán)管下降、由沸騰管上升的循環(huán)流動。這種循環(huán),主要是由溶液的密度差引起,故稱為自然循環(huán)。這種作用有利于蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱效果的提高。
列文式蒸發(fā)器上述的自然循環(huán)蒸發(fā)器,其循環(huán)速度不夠大,一般均在1.5m/s以下。為使蒸發(fā)器更適用于蒸發(fā)粘度較大、易結(jié)晶或結(jié)垢嚴(yán)重的溶液,并提高溶液循環(huán)速度以延長操作周期和減少清洗次數(shù)。
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。
實際生產(chǎn)中,有時還應(yīng)用直接接觸傳熱的蒸發(fā)器。它是將燃料(通常為煤氣和油)與空氣混合后,在浸于溶液中的燃燒室內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸,同時進(jìn)行傳熱使水分蒸發(fā)汽化,產(chǎn)生的水汽和廢煙氣一起由蒸發(fā)器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2~0.6m,出燃燒室的氣體溫度可達(dá)1000℃以上。因是直接觸接傳熱,故它的傳熱效果很好,熱利用率高。