噴射式蒸發器與降膜式蒸發器效果比較

劉殿宇 華禹乳品機械制造有限公司 安達 151400

國內引進一種噴射式蒸發器，這種蒸發器也是在蒸發器上部進料，卻沒有分布器，只有一噴射管，用以向上管板上的換熱管內噴灑料液，噴入換熱管內料液也是力求在管內布膜，并在自身重力及二次蒸汽流的推動下自上而下流動，料液蒸發機理類似降膜式蒸發器。國內有的制造廠家也在模仿制造，這種蒸發器究竟屬于哪種蒸發器，與降膜蒸發器區別在哪里，效果又如何，下面就此進行闡述。

1 噴射式蒸發器的噴灑料液布膜的均勻性分析

這種噴射式蒸發器料液也是從蒸發器的頂部進料，它采用的是一個文氏管向換熱管中噴灑料液，在管內力求布膜，然后料液在自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下運動，類似降膜式蒸發器，然而卻沒有料液分布器。采用噴射管布料而不采用料液分布器布料的主要原因，經過分析是為防止分布器上小孔被堵塞所設計。其進料泵流量也比純降膜式蒸發器大，這樣設計是為防止料液在換熱管中結垢結焦。降膜式蒸發器的特點是料液經過分布器(板盤式或盤盤式分布器)布料給降膜管，使每根降膜管的周邊都有料液并均勻潤濕，然后料液在自身重力及二次蒸汽流的推動下，自上而下運動，料液邊運動邊蒸發，等料液到了下管板就已完成蒸發。降膜式蒸發器適用物料的最高粘度范圍為700cp左右[1]，超過這個粘度范圍不宜采用降膜式蒸發器蒸發，在生產過程中會加速結垢結焦，甚至料液難以成膜，難以完成蒸發任務。噴射式蒸發器試圖想利用泵的大流量來改變料液在降膜管中結垢結焦情況，實際上料液進入蒸發器后也是在自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下流動，只是增厚了料液在降膜管中的液膜厚度，并沒有改變料液在降膜管中的性質，如果變成了滿管進料，性質就會發生根本性的改變。

2 噴射式蒸發器與降膜式蒸發器的比較

2.1 進料方式

上世紀九十年代末，國內從美國進口用于玉米浸泡液的蒸發器也類似于這種蒸發器，同樣都是料液從蒸發器底部管板中部一束管子進料，然后從頂部再進入到其他管子中，并沒有分布器，既非降膜也非完全的強制循環蒸發器[1,2]，其設計目的也是防止結垢結焦。后來國內降膜式蒸發器在玉米浸泡液上的成功應用表明，這種擔憂是完全沒有必要的，降膜式蒸發器在玉米浸泡液中應用效果非常好。需要特別說明的是，無論哪種蒸發器，使用一定時間后都必須進行清洗，無限延長清洗間隔時間只會影響蒸發效果及產品質量。

2.2 布料方式

再來分析噴射式布料，其結構簡圖見圖1。

圖1 噴射式降膜蒸發器結構簡圖

從圖1能清楚地看到，料液是呈一定傾斜夾角進入到管中的，一部分料液也噴灑到管板的管間，然后流入到降膜管中沿管壁以液膜的狀態向下運動。由于噴射夾角的存在，勢必導致換熱管壁料液厚薄不均；且更主要的是，有很大一部分料液并沒有沿著管壁向下流動與加熱介質進行熱交換，而是從管子中部直接落入到換熱管下端，這一部分料液基本上是不蒸發的。所以從蒸發效率上看顯然沒有盤式降膜式蒸發器效率高。

3 噴射式蒸發器應用效果及存在的問題

(1)從結構特點看，這種蒸發器采用的泵雖然比降膜式蒸發器的泵要大，但比強制循環蒸發器的泵卻要小。

(2)從理論上看，物料在換熱管中的運動并沒有偏離降膜式蒸發器料液的蒸發機理， 因此，即使一定程度上防止了堵塞分布器小孔，但當料液粘度超過了一定值后，料液在降膜管中結垢結焦速度也會加快，甚至難以成膜。

(3)所適應的物料粘度范圍與降膜式蒸發器料液粘度范圍基本一致，而不適合高粘度物料的蒸發，從這一點看，這種蒸發器不能與強制循環蒸發器相比，只能是介于降膜式蒸發器與強制循環蒸發器之間的一種形式。實際上這種蒸發器所適應的物料范圍并沒有超過降膜式蒸發器的應用范圍，或者可定義為降膜式蒸發器的一個特例。

(4)從應用上看，首先這種蒸發器由于布料不均，其中有些物料并沒有充分地蒸發；其次，這種蒸發器沒有引入熱壓縮技術，所以蒸發效率比降膜式蒸發器要低得多，即便采用了噴嘴式布料，也不能減少或消除黏稠料液在換熱管中結垢結焦的現象，所以結垢結焦依然會存在。

4 結語

噴射式蒸發器是利用文氏管原理將料液從蒸發器頂部噴灑到上管板及換熱管中，然后在料液自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下運動，原理與降膜式蒸發器相似，基本上不能消除或改善料液在換熱管中的結垢結焦現象。由于其沒有真正的分布器，導致料液不能很好地沿著管壁潤濕成膜狀向下運動[3]，料液在換熱管周邊潤濕的程度及厚薄也就無從談起，所以，其蒸發速率比降膜式蒸發器要低。由于上述一些不足，這種蒸發器在實際中并沒有得到廣泛的應用。