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蒸发器是冷干机主要的换热部件。压缩空气在蒸发器中被强制冷却,其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外,从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气与冷媒低压蒸汽之间的对流热质交换,通过节流装置后的低压冷媒液体,在蒸发器进而发生相变成为低压冷媒蒸汽,在相变过程中吸收周围热量,从而使压缩空气降温。
来自冷干机预冷器的压缩空气(已经被预先脱去了一部分水,但含水量还相当大)进入蒸发器后在壳程中运动,曲折前进过程中与蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾(通称蒸发)成冷媒蒸汽是相变过程,在冷媒液体完全相变成气体之前,蒸发压力保持不变,蒸发温度也保持不变,压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制蒸发器换热面积不可能无限增大,压缩空气与冷媒蒸气之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的冷却温度,在任何时间也不可能等于或低于蒸发温度。
降膜式蒸发器降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于,料液是从蒸发器的顶部加入,在重力作用下沿管壁成膜状下降,并在此过程中蒸发增浓,在其底部得到浓缩液。由于成膜机理不同于升膜式蒸发器,故降膜式蒸发器可以蒸发浓度较高、粘度较大(例如在0.05~0.45Ns/m2范围内)、热敏性的物料。但因液膜在管内分布不易均匀,传热系数比升膜式蒸发器的较小,仍不适用易结晶或易结垢的物料。
由于溶液在单程型蒸发器中呈膜状流动,因而对流传热系数大为提高,使得溶液能在加热室中一次通过不再循环就达到要求的浓度,因此比循环型蒸发器具有更大的优点。溶液不循环带来好处有:(1)溶液在蒸发器中的停留时间很短,因而特别适用于热敏性物料的蒸发;(2)整个溶液的浓度,不象循环型那样总是接近于完成液的浓度,因而这种蒸发器的有效温差较大。其主要缺点是:对进料负荷的波动相当敏感,当设计或操作不适当时不易成膜,此时,对流传热系数将明显下降。
刮板式蒸发器蒸发器外壳内带有加热蒸汽夹套,其内装有可旋转的叶片即刮板。刮板有固定式和转子式两种,前者与壳体内壁的间隙为0.5~1.5mm,后者与器壁的间隙随转子的转数而变。料液由蒸发器上部沿切线方向加入(亦有加至与刮板同轴的甩料盘上的)。由于重力、离心力和旋转刮板刮带作用,溶液在器内壁形成下旋的薄膜,并在此过程中被蒸发浓缩,完成液在底部排出。这种蒸发器是一种利用外加动力成膜的单程型蒸发器,其突出优点是对物料的适应性很强,且停留时间短,一般为数秒或几十秒,故可适应于高粘度(如栲胶、蜂蜜等)和易结晶、结垢、热敏性的物料。但其结构复杂,动力消耗大,每平方米传热面约需1.5~3kW。此外,其处理量很小且制造安装要求高。