喷射式蒸发器与降膜式蒸发器效果比较

刘殿宇 华禹乳品机械制造有限公司 安达 151400

国内引进一种喷射式蒸发器，这种蒸发器也是在蒸发器上部进料，却没有分布器，只有一喷射管，用以向上管板上的换热管内喷洒料液，喷入换热管内料液也是力求在管内布膜，并在自身重力及二次蒸汽流的推动下自上而下流动，料液蒸发机理类似降膜式蒸发器。国内有的制造厂家也在模仿制造，这种蒸发器究竟属于哪种蒸发器，与降膜蒸发器区别在哪里，效果又如何，下面就此进行阐述。

1 喷射式蒸发器的喷洒料液布膜的均匀性分析

这种喷射式蒸发器料液也是从蒸发器的顶部进料，它采用的是一个文氏管向换热管中喷洒料液，在管内力求布膜，然后料液在自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下运动，类似降膜式蒸发器，然而却没有料液分布器。采用喷射管布料而不采用料液分布器布料的主要原因，经过分析是为防止分布器上小孔被堵塞所设计。其进料泵流量也比纯降膜式蒸发器大，这样设计是为防止料液在换热管中结垢结焦。降膜式蒸发器的特点是料液经过分布器(板盘式或盘盘式分布器)布料给降膜管，使每根降膜管的周边都有料液并均匀润湿，然后料液在自身重力及二次蒸汽流的推动下，自上而下运动，料液边运动边蒸发，等料液到了下管板就已完成蒸发。降膜式蒸发器适用物料的最高粘度范围为700cp左右[1]，超过这个粘度范围不宜采用降膜式蒸发器蒸发，在生产过程中会加速结垢结焦，甚至料液难以成膜，难以完成蒸发任务。喷射式蒸发器试图想利用泵的大流量来改变料液在降膜管中结垢结焦情况，实际上料液进入蒸发器后也是在自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下流动，只是增厚了料液在降膜管中的液膜厚度，并没有改变料液在降膜管中的性质，如果变成了满管进料，性质就会发生根本性的改变。

2 喷射式蒸发器与降膜式蒸发器的比较

2.1 进料方式

上世纪九十年代末，国内从美国进口用于玉米浸泡液的蒸发器也类似于这种蒸发器，同样都是料液从蒸发器底部管板中部一束管子进料，然后从顶部再进入到其他管子中，并没有分布器，既非降膜也非完全的强制循环蒸发器[1,2]，其设计目的也是防止结垢结焦。后来国内降膜式蒸发器在玉米浸泡液上的成功应用表明，这种担忧是完全没有必要的，降膜式蒸发器在玉米浸泡液中应用效果非常好。需要特别说明的是，无论哪种蒸发器，使用一定时间后都必须进行清洗，无限延长清洗间隔时间只会影响蒸发效果及产品质量。

2.2 布料方式

再来分析喷射式布料，其结构简图见图1。

图1 喷射式降膜蒸发器结构简图

从图1能清楚地看到，料液是呈一定倾斜夹角进入到管中的，一部分料液也喷洒到管板的管间，然后流入到降膜管中沿管壁以液膜的状态向下运动。由于喷射夹角的存在，势必导致换热管壁料液厚薄不均；且更主要的是，有很大一部分料液并没有沿着管壁向下流动与加热介质进行热交换，而是从管子中部直接落入到换热管下端，这一部分料液基本上是不蒸发的。所以从蒸发效率上看显然没有盘式降膜式蒸发器效率高。

3 喷射式蒸发器应用效果及存在的问题

(1)从结构特点看，这种蒸发器采用的泵虽然比降膜式蒸发器的泵要大，但比强制循环蒸发器的泵却要小。

(2)从理论上看，物料在换热管中的运动并没有偏离降膜式蒸发器料液的蒸发机理， 因此，即使一定程度上防止了堵塞分布器小孔，但当料液粘度超过了一定值后，料液在降膜管中结垢结焦速度也会加快，甚至难以成膜。

(3)所适应的物料粘度范围与降膜式蒸发器料液粘度范围基本一致，而不适合高粘度物料的蒸发，从这一点看，这种蒸发器不能与强制循环蒸发器相比，只能是介于降膜式蒸发器与强制循环蒸发器之间的一种形式。实际上这种蒸发器所适应的物料范围并没有超过降膜式蒸发器的应用范围，或者可定义为降膜式蒸发器的一个特例。

(4)从应用上看，首先这种蒸发器由于布料不均，其中有些物料并没有充分地蒸发；其次，这种蒸发器没有引入热压缩技术，所以蒸发效率比降膜式蒸发器要低得多，即便采用了喷嘴式布料，也不能减少或消除黏稠料液在换热管中结垢结焦的现象，所以结垢结焦依然会存在。

4 结语

喷射式蒸发器是利用文氏管原理将料液从蒸发器顶部喷洒到上管板及换热管中，然后在料液自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下运动，原理与降膜式蒸发器相似，基本上不能消除或改善料液在换热管中的结垢结焦现象。由于其没有真正的分布器，导致料液不能很好地沿着管壁润湿成膜状向下运动[3]，料液在换热管周边润湿的程度及厚薄也就无从谈起，所以，其蒸发速率比降膜式蒸发器要低。由于上述一些不足，这种蒸发器在实际中并没有得到广泛的应用。