Испарители, являясь основным оборудованием в процессах испарения, напрямую влияют на эффективность испарения благодаря своей конструкции и производительности. Испарители, как правило, состоящие из нагревательной и разделительной камер, претерпели технологическую эволюцию, от ранних моделей с рубашкой или змеевиком до современных вертикальных длиннотрубных испарителей с жидкой пленкой и испарителей со скребковой пленкой, каждый из которых представляет собой технический прогресс.

Испарители циркуляционного типа

В зависимости от характеристик потока раствора испарители косвенного нагрева подразделяются на циркуляционные и однопроходные. В циркуляционных испарителях циркуляция раствора осуществляется за счёт естественной разности плотностей или внешнего источника энергии. В этих испарителях используются как подтипы естественной, так и принудительной циркуляции.

Испарители с центральной циркуляцией

Этот испаритель циркуляционного типа имеет центральную циркуляционную трубку в нагревательной камере. Площадь поперечного сечения этой трубки составляет 40–100% от общей площади нагревательной трубки. При нагревании жидкость в нагревательных трубках, имеющих большую площадь теплоприёма, имеет меньшую плотность, что создаёт разность плотностей, которая обеспечивает естественную циркуляцию: жидкость опускается по центральной трубке и поднимается по нагревательным трубкам. Благодаря компактной конструкции и простоте эксплуатации, он широко используется, но имеет низкую скорость циркуляции (<0,5 м/с) и уменьшении эффективной разницы температур из-за постоянной концентрации раствора вблизи готового продукта.

Испарители корзиночного типа

Усовершенствованная версия испарителей с центральной циркуляцией: нагревательная камера подвешена в кожухе подобно корзине, что облегчает очистку верхней части. Кольцевой зазор между нагревательной камерой и кожухом служит циркуляционным каналом (100–150% площади нагревательной трубки), обеспечивая более высокую скорость 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 них используются насосы для циркуляции раствора, достигающие значительно более высоких скоростей (1,5–3,5 м/с) по сравнению с естественной циркуляцией. Это улучшает теплопередачу и снижает образование кристаллов или накипи за счёт минимизации температурных градиентов в нагревательных трубках. Несмотря на более высокие инвестиции и потребность в обслуживании насосов, они отлично справляются с обработкой крупногабаритных или высоковязких материалов.

Однопроходные испарители

Однопроходные испарители образуют жидкую пленку на стенках нагревательных трубок, достигая желаемой концентрации за один проход при коротком времени пребывания (от нескольких секунд до более десяти секунд), что идеально подходит для термочувствительных материалов.

Испарители с восходящей пленкой

Они состоят из вертикальных длинных трубок (диаметром 25–50 мм, соотношением длины к диаметру 100–150) и используют внешнюю конденсацию пара для перемещения жидкости вверх в виде пленки, что подходит для высоковязких растворов.

Испарители с падающей пленкой

Исходная жидкость поступает сверху нагревательных трубок, стекая вниз под действием силы тяжести в виде плёнки и концентрируясь. Парожидкостные смеси собираются внизу и поступают в разделительную камеру, подходящую для концентрированных растворов.

Испарители с восходящей-падающей пленкой

Сочетание конструкций с восходящей и падающей пленкой позволяет сначала поднять сырую жидкость в камере с восходящей пленкой, а затем опустить ее в секции с падающей пленкой, что позволяет адаптироваться к сценариям со значительными изменениями вязкости.

Испарители со скребковой пленкой

Вращающиеся скребки равномерно распределяют жидкость по стенкам трубок, позволяя работать с высоковязкими, термочувствительными, легко кристаллизующимися или образующими накипь материалами. Они могут даже полностью высушивать растворы, образуя твёрдый продукт на дне.

Другие типы испарителей

Испарители с прямым контактным теплопереносом

Топливо (например, газ, мазут) сжигается вместе с воздухом, образуя высокотемпературный дымовой газ, который непосредственно впрыскивается в раствор для эффективной теплопередачи, подходящей для коррозионных материалов.

Погружные испарители горения

Камера сгорания погружена в раствор, куда подается высокотемпературный дымовой газ, который быстро закипает и испаряет жидкость, обеспечивая эффективную передачу тепла.

Технологии испарителей продолжают развиваться, и каждый тип предлагает уникальные преимущества для удовлетворения различных промышленных потребностей: от работы с термочувствительными материалами до работы с коррозионными или высоковязкими растворами.