Испарители, как основное оборудование в процессах испарения, напрямую влияют на эффективность испарения благодаря своей конструкции и производительности. Как правило, состоящие из нагревательной камеры и разделительной камеры, испарители претерпели технологическую эволюцию: от ранних типов с рубашкой или змеевиком до современных вертикальных длиннотрубных испарителей с жидкостной пленкой и скребковых испарителей, каждый из которых представляет собой технический прогресс.

Испарители циркуляционного типа

В зависимости от характеристик потока раствора, испарители с косвенным нагревом подразделяются на циркуляционные и однопроходные. Циркуляционные испарители используют естественные различия в плотности или внешнюю энергию для циркуляции раствора, включая подтипы с естественной и принудительной циркуляцией.

Трубчатые испарители центральной циркуляции

Ключевой циркуляционный испаритель имеет центральную циркуляционную трубку в нагревательной камере. Площадь поперечного сечения этой трубки составляет 40–100% от общей площади нагревательной трубки. При нагреве жидкость в нагревательных трубках, имеющих большую площадь теплоприема, имеет меньшую плотность, создавая разницу плотностей, которая приводит в движение естественную циркуляцию: жидкость опускается через центральную трубку и поднимается через нагревательные трубки. Благодаря компактной конструкции и простоте эксплуатации он широко используется, но имеет низкую скорость циркуляции.<0,5 м/с) и уменьшенная эффективная разница температур из-за постоянной концентрации раствора вблизи готового продукта.

Испарители корзинчатого типа

Усовершенствованная версия центральных циркуляционных трубчатых испарителей: их нагревательная камера подвешена в корпусе в виде корзины, что облегчает очистку сверху. Кольцевой зазор между нагревательной камерой и корпусом действует как циркуляционный канал (100–150% площади нагревательной трубки), обеспечивая более высокие скорости циркуляции (1–1,5 м/с). Однако они по-прежнему сталкиваются с такими проблемами, как ограниченная скорость и сложность обслуживания.

Испарители с принудительной циркуляцией

В этих системах для циркуляции раствора используются насосы, обеспечивающие гораздо более высокие скорости (1,5–3,5 м/с), чем при естественной циркуляции. Это улучшает теплопередачу и снижает образование кристаллов или накипи за счет минимизации температурных градиентов в нагревательных трубках. Несмотря на более высокие инвестиционные затраты и требования к техническому обслуживанию насосов, они превосходно справляются с обработкой больших объемов или высоковязких материалов.

Одноступенчатый кристаллизационный испаритель с принудительной циркуляцией

Однопроходные испарители образуют жидкую пленку на стенках нагревательных трубок, обеспечивая достижение желаемой концентрации за один проход с коротким временем пребывания (от секунд до более чем десяти секунд), что идеально подходит для термочувствительных материалов.

Поднимающиеся пленочные испарители

Они состоят из вертикальных длинных трубок (диаметр 25–50 мм, соотношение длины и диаметра 100–150) и используют внешнюю конденсацию пара для подъема жидкости вверх в виде пленки, что делает их подходящими для растворов высокой вязкости.

Испарители с падающей пленкой

Сырая жидкость подается сверху нагревательных трубок, стекая вниз тонкой пленкой под действием силы тяжести и концентрируясь. Парожидкостные смеси собираются внизу и поступают в разделительную камеру, пригодную для концентрированных растворов.

Пленки с восходящим и нисходящим потоком

Благодаря сочетанию восходящей и нисходящей пленочных конструкций, исходная жидкость сначала поднимается в камере с восходящей пленкой, а затем опускается в секции с нисходящей пленкой, адаптируясь к ситуациям со значительными изменениями вязкости.

Пленковый испаритель скребкового типа

Вращающиеся скребки равномерно распределяют жидкость по стенкам трубок, что позволяет работать с высоковязкими, термочувствительными, легко кристаллизующимися или окалинообразующими материалами. Они даже могут полностью высушивать растворы, образуя твердые продукты на дне.

Другие типы испарителей

Испарители с прямым контактом теплопередачи

Топливо (например, газ, мазут) сгорает с воздухом, образуя высокотемпературные дымовые газы, которые непосредственно впрыскиваются в раствор для эффективной теплопередачи, что подходит для коррозионно-активных материалов.

Испарители погружного сгорания

Камера сгорания погружена в раствор, при этом в нее впрыскиваются высокотемпературные дымовые газы, которые быстро закипают и испаряют жидкость, обеспечивая эффективную передачу тепла.

Технологии испарителей продолжают развиваться, и каждый тип предлагает уникальные преимущества для удовлетворения разнообразных промышленных потребностей, от работы с термочувствительными материалами до коррозионных или высоковязких растворов.