管壳式蒸发器的工作特点蒸发器中所进行着的沸腾换热和冷凝换热一样,均属于强化型换热(但低沸,点流体沸腾时的换热系数不高,应该除外)。液体在沸腾时能吸收大量的汽化潜热,汽泡在形成和脱离加热面时,在边界层内产生强烈的扰动,使其热边界层内形成很大的温度梯度,从而达到很高的换热系数,与单相流体的对流换热系数相比,可提高几倍乃至二三十倍,因而在工业上的应用甚为广泛。
在各种工业企业生产过程中,常需将溶有固体物质的水溶液加以浓缩。其主要方法是用蒸发器将稀溶液加热至沸腾,使其中部分水蒸发而使溶液的浓度得到提高。此种蒸发过程与水的蒸发过程相比,有着一些不同的特点。
图2.53所示的是一种在水溶液蒸发过程中使用比较普遍的中心循环管式蒸发器,它由加热室及分离室组成,由于中心循环管的直径比加热管的直径大得多,使中心循环管内溶液的密度大于周围加热管内强烈沸腾着的溶液的密度,从而产生了自然循环蒸发器内加热的蒸汽称为一次蒸汽,溶液受热蒸发而产生的蒸汽称为二次蒸汽。为使那些需要蒸发大量水分的场合减少加热蒸汽耗量,可采用多效蒸发(或称多级蒸发)的方法,其特点是将每一效蒸发器中所产生的二次蒸汽用作下一效的加热蒸汽如此则在下一效又产生了新的二次蒸汽,即使溶液浓度得到提高,又节省了加热蒸汽量。若近似地认为加热蒸汽耗量和二次蒸汽产量之比等于1,那么消耗单位蒸汽量所能蒸发的水量近似地与蒸发器的效数成正比。效数越多,消耗新蒸汽越少。不过效数并非越多越好,一般限于2~3效,也有4~6效的。
多效蒸发时,后一效的工作压力和溶液的沸点
多效蒸发时,后一效的工作压力和溶液的沸点均较前一效的低。一般多效蒸发的末效总在真空下工作,因此末效的二效蒸汽一般与带有抽气装置的表面式(即管壳式)或气压式冷凝器相连,以维持末效所要求的真空度。