蒸發(fā)器的蒸發(fā)主要任務(wù)

    在醫(yī)藥、化工、輕工和食品等工業(yè)中，常常需要將含有固體溶質(zhì)的溶液進(jìn)行濃縮，以獲得固體產(chǎn)品或制取溶劑，工業(yè)上常用的濃縮方法一般是將稀溶液加熱沸騰，使部分溶劑汽化并不斷移除，從而提高溶液中溶質(zhì)的濃度，這種過(guò)程稱為蒸發(fā).蒸發(fā)操作的任務(wù)就是將不揮發(fā)性的溶質(zhì)和揮發(fā)性的溶劑進(jìn)行分離。

    （上圖）是硝酸按水溶液蒸發(fā)的流程簡(jiǎn)圖。蒸發(fā)器主要由加熱室及分離室組成，下部是加熱室，上部為分離室，加熱室是由許多換熱管構(gòu)成的換熱器，管間通入蒸汽作為加熱熱源，管內(nèi)為溶液的逗留空間，分離室用來(lái)進(jìn)行氣液分離。稀硝酸按溶液(稱為料液)經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱后加人蒸發(fā)器，在加熱室的換熱管內(nèi)受熱沸騰汽化，經(jīng)濃縮后的硝酸按溶液(稱為完成液)，從蒸發(fā)器的底部排出，汽化產(chǎn)生的水蒸氣經(jīng)氣液分離后送往冷凝器，冷凝而除去。
    蒸發(fā)操作主要采用飽和水蒸氣加熱，而被蒸發(fā)的物料大多是水溶液，故蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生的蒸汽也是水蒸氣.為了區(qū)別，前者稱為加熱蒸汽(如果來(lái)自鍋爐，又稱生蒸汽)，后者稱為二次蒸汽。在操作中一般用冷凝的方法將二次蒸汽不斷地移出，否則蒸汽與沸騰溶液趨于平衡，使蒸發(fā)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行。若將二次蒸汽直接冷凝，而不利用其冷凝熱的操作稱為單效蒸發(fā).若將二次蒸汽引到下一蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，以利用其冷凝熱，這種串聯(lián)蒸發(fā)操作稱為多效蒸發(fā)。
    蒸發(fā)操作可以在常壓、加壓或減壓下進(jìn)行.常壓蒸發(fā)可用敞口設(shè)備，使二次蒸汽排人大氣中。真空蒸發(fā)時(shí)溶液側(cè)的操作壓強(qiáng)低于大氣壓強(qiáng)，要依靠真空泵抽出不凝氣體并維持系統(tǒng)的真空度.加壓蒸發(fā)在加壓下進(jìn)行，因而溶液的沸點(diǎn)升高.產(chǎn)生的二次蒸汽的溫度也高，就有可能利用二次蒸汽作為其他設(shè)備的加熱劑.
    由上所述，蒸發(fā)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是傳熱壁面一側(cè)的蒸汽冷凝與另一側(cè)的溶液沸騰間的傳熱過(guò)程，因此，蒸發(fā)器也是一種換熱器.但蒸發(fā)過(guò)程又具有不同于一般傳熱過(guò)程的特殊性。
    ①溶液中含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，故其蒸氣壓較同溫度下溶劑(其純水)的低，換言之，在相同的壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)高于純水的沸點(diǎn)。相同條件下，蒸發(fā)溶液的傳熱溫差就比蒸發(fā)發(fā)純?nèi)軇┑膫鳠釡夭钚?，溶液濃度越高這種現(xiàn)象越顯著。因此，溶液的沸點(diǎn)升高是蒸發(fā)操作必須考慮的重要問題。
    ②工業(yè)規(guī)模下，溶劑的蒸發(fā)量往往是很大的，需要耗用大量的加熱蒸汽，同時(shí)產(chǎn)生大量的二次蒸汽，如何利用二次蒸汽的潛熱，是蒸發(fā)操作中要考慮的關(guān)鍵問題。
    ③溶液的特殊性決定了蒸發(fā)器的特殊結(jié)構(gòu)，例如，某些溶液在蒸發(fā)時(shí)可能結(jié)垢或析出結(jié)晶，在蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)設(shè)法防止或減少垢層的生成，并應(yīng)使加熱面易于清洗。有些物料具有熱敏性，有些則具有較大的粘度或具有較強(qiáng)的腐蝕性等，需要根據(jù)物料的這些特性，設(shè)計(jì)或選擇適宜結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器。