蒸发器

蒸发器，也称冷却设备，是一种热交换装置，与压缩机、冷凝器、节流阀并称为制冷四大件。

1950与1955年，科学家C.C. Draig与M.E. Volk分别提出了旋转烧瓶的概念，以改进混合，提高热输入，用于节约产品的操作程序。此外，他们还提出了一种冷凝器，用于蒸汽的高效冷凝。 沃尔特•步琦（Walter Büchi）采纳了C.C. Draig与M.E. Volk的想法，并结合巴塞尔的化学工业，研究制造了首台旋转蒸发器。首台仪器于1957年在巴塞尔售出，并于1958年在法兰克福的ACHEMA展会上首次对世界亮相，并取得了较大的成功。1957年的旋转蒸发器的特点是不带火花的操作感应电机及带冷却盘管的强大的玻璃冷凝器。xxx次，它可以在0-240 rpm连续控制电机的旋转速度，并带简单的预设电位计。冷凝器通过一个标准接头，放置在传动单元上。1957年问世的首款旋转蒸发器改良产品，采用加料管与旋塞阀（考克）即能够在蒸馏期间连续加入液体水喷射泵用作真空源，而且建议采用水浴锅加热，旋转烧瓶可以部分浸入水浴锅中。1957的首款旋转蒸发器在数量众多的实验室中流行了20多年。1939年，沃尔特•步琪在位于海尔布鲁格自己家的地下室里建立了自己的玻璃吹制工厂。这家工厂主要为纺织行业生产玻璃纤维以及学校实验室、医院、工厂生产玻璃仪器。工厂成立三年后，空间就已经变得太小，沃尔特•步琪就与自己的三十名员工将玻璃吹制工厂从海尔布鲁格搬到了位于弗拉维尔的新厂房内。在此期间，工厂主要生产测量和玻璃仪器使用的圆水平仪1950年，沃尔特•步琪的玻璃吹制工厂凭借其xxx台实验室仪器“蒸馏器”（一种供实验室使用的水分蒸馏仪器）征服了世界各地的实验室。 梦想变为现实：xxx台旋转蒸发器于1957年诞生。1957年这一年在许多方面都是成功的一年：美国物理学家 Gordon Gould发明了激光（受激辐射的光放大），音乐界高兴的宣布黑胶唱片将从1959开始代替虫胶唱片作为声音存储介质，沃尔特•步琪玻璃吹制工厂于1957年推出了xxx台旋转蒸发器，从而在世界各地的实验室界大获成功。这款新产品迅速受到了全球客户的青睐，取得了前所未有的成功。这款旋转蒸发器工作起来不知疲倦，健壮无比，成为每一家实验室不可或缺的工具。工夫不负有心人，旋转蒸发器成为20世纪70年代的标志性实验室仪器。

20世纪90年代以来，蒸发器的发展大致有下列几个方面。一是在蒸发器内装置各种型式的湍流构件，如在自然循环型蒸发器中装有铜质填料，可提高沸腾液体传热分系数α2的50%。这是因填料或其他构件能引起溶液的湍流，这些构件也是导热体，将热量由加热管壁传向溶液中心，起了相当于内翅片的作用，增加了蒸发器的传热面积。二是改进加热管的表面形状，可以提高传热效果，如近几年来发展起来的板式蒸发器。它是一种升膜式蒸发器，具有溶液滞留时间短，体积小，传热总系数高，加热面可按需要而增减，以及拆卸和清洗方便等优点。板式蒸发器的平行板面间的液体和蒸汽的通道分布合理，并且可以很方便地调整或进行切换液体和蒸汽的通道，如经一段时间蒸发操作后，液侧传热面上结有垢层时，切换液体和蒸汽的通道，使结垢面作为加热蒸汽的冷凝面，还可利用冷凝水溶解附着的垢层，从而消除结垢对蒸发器生产强度的影响。此外，在石油化工、天然气液化中用的表面多孔管，可提高沸腾液体传热分系数α₂10—20倍。在海水淡化中用的双面槽管也可提高传热效果。 三是改进料液及进气分布亦可收到效果，如采用旋风式薄膜蒸发，蒸发器的外形及原理与旋风分离器相似，料液由切线方向成螺旋膜下降，料液在传热表面蒸发，浓缩液由器底排出，而二次蒸汽从器顶中央排气管抽出。这种蒸发器结构简单，传热效率高，蒸发速度极快，而且，在蒸发器内可以同时进行蒸发和结晶操作；四是除上述改进外，近年来亦有着眼于改进溶液性质的，如加适当的表面活性剂，也可提高总传热系数一倍以上。

2007年在阿克苏站，试验成功底侧翼可稳定口缘水平的试验，初步完善了E601K型站网用 “标准蒸发器的组成”；2010年设计自动供排水水面蒸发器，对稳定水深达到极高标准，后期正在计划制做新样机。

蒸发器是液体制冷剂在其中蒸发的热交换器，在制冷系统中蒸发器是产冷设备。它属于间壁式热交换器，被冷却介质的热量通过管壁或板壁传给制冷剂，制冷剂在低温下蒸发，把热量从蒸发器中带走。

任何一种蒸发装置都是利用加热的方法进行的，并且是利用蒸汽阀接加热的，也就是说利用金属容器以传递热量，将大量的热给予被蒸发出溶液，使共达到沸点而除掉水分。由简单直到最复杂的蒸发器，都是由其一定而不能缺少的各个部份所组成的。它的主要部分，大致包括液体蒸发所在的区域、容纳热蒸发的装置、蒸汽输入口、传递热量的受热面积、二次蒸汽输出口、蒸汽凝结水的排出口、不凝结性气体（如空气等）的排出口、控制各操作条件的仪器（如压力表，温度计）、溶液的输入口、溶液的输出口等构成。蒸发器的结构形式主要有铝平板式蒸发器、管板式蒸发器、蛇形翼片管式蒸发器、翘片管式蒸发器、其中铝平板式、管板式和蛇形翼片常用于直冷式家用电冰箱，翘片管式常用于间冷式电冰箱和空调器中。

蒸发器构造示意图

蒸发器按照被冷却物体的性质可分为三种类型，xxx类是液体冷却式冷却液体或液体载冷剂的蒸发器，统称为液体冷却器；第二类是空气冷却式冷却空气的蒸发器，称为空气冷却器。通常制冷剂在管内流动并蒸发，空气在管外自然循环对流或空气强迫循环流动并被冷却。如果空气以自然对流方式冷却，则习惯上称为排管式蒸发器。如果空气以强迫循环流动方式冷却，则习惯上称空气冷却器或冷风机；第三类是固体冷却式冷却固体的蒸发器，称为接触式蒸发器。制冷剂在间壁的一侧蒸发，另一侧与被冷却或冻结的固体直接接触，省去了载冷物质，使传热效率提高。

最原始的蒸发方式是用火直接加热的蒸发锅，现已不使用。但夹层锅蒸发装置在小型工厂中仍还应用，它的特点是价值低廉，操作简便，构造非常简单。它的缺点是传热面积小，传热系数很不均匀。因为蒸汽输入夹层锅内，由于蒸汽是从一条管子散入宽扩的室内，它的各个分子得到自由行动，各自经最短出路程向排出口推进，从而该室内便有许多地方蒸汽较少而集聚了大量的不凝结性气体，占用了蒸汽位置，隔绝传热，因而便会xxx降低传热系数。

夹层锅蒸发装置

夹套式蒸发器系夹层锅的进一步的发展，也具有一定特色，其构造除加热室与夹层锅相似外，其他部份与近代化大型蒸发器几乎无异，并且有强制循环泵， 因而使其xxx增加了传热系数，提高了能量；又由于该蒸发方式是处于真空状态下，因而温度差较之大气压下的蒸发显著的加大了，不但能提高蒸发量，而且也可节约蒸汽，这是因为在真空中的蒸发沸点低(一股在70℃)，二次蒸汽载走的热量减少的原故。

夹套式真空蒸发器

蒸发器的构造与种类特多，其中最常用的一种要算是标准式真空蒸发器，这种蒸发器使用于糖厂、碱厂，特别是氧化铝生产更为适合。该蒸发器的高达11米，主要由蒸发室(沸腾室)、加热室、结晶器、防止泡沫逃出装置、加速循环之机械搅拌机投备、凝液与不凝结性气体排出装置六大部份构成。

标准式真空蒸发器

是近代世界上最新式龄先进蒸发设备，是苏联的新技术，它的特点是蒸发量高，比一般蒸发器高20倍，其构造比较简便，它的器身很高，加热管较长，加热室与沸腾室分开，传热面积为加300平方米，加热室上也有—用鉄[tiě]板装成的隔板，谓之导流板，此板是设备的主要特点，它可以促使受热溶液加快蒸发。该蒸发器的进料口是在循环管的下端，沿顺方向进料，出料口在沸腾口的底部。

列文式蒸发器

蒸发操作可以间歇地进行，也可以连续的进行。间歇蒸发时，在设备中加一定量的溶液，将它加热到沸点(加热阶段)，然后开始蒸发过程(气化阶段)，在蒸发过程中溶液的浓度和温度不断的提高，器中液面也逐渐下降。蒸发进行到溶液达到规定的最终浓度为止；在连续蒸发时液面和温度不随时间而变化，设备中溶液浓度一般就是最终浓度，为了使操作稳定，在设备中应保持一定量液体争这样保证不会由于连续加入稀溶液而明显的降低设备中溶液的浓度。为了创造这样的条件，在操作初期先将设备充满稀溶液，而等器中液面降到一定，溶液中浓度达到要求，然后不断的加入稀溶液，放出相应量的浓溶液，维持操作正常稳定。

工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合，一是浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如电解烧碱液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等；二是浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；三是为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。总之，在化学工业、食品工业、制药等工业中，蒸发操作被广泛应用。

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