蒸發(fā)器，也稱冷卻設(shè)備，是一種熱交換裝置，與壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流閥并稱為制冷四大件。
1950~1955年間，科學(xué)家沃爾特?步琦研究制造了首臺旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。蒸發(fā)器的工作原理是制冷劑液體在其中汽化時，吸收被冷卻物體的熱量，使被冷卻物體的溫度降低，從而實現(xiàn)制冷的目的。按照被冷卻物體的性質(zhì)可將其分為液體冷卻器、空氣冷卻器、接觸式蒸發(fā)器三種類型，主要由包括液體蒸發(fā)所在的區(qū)域、容納熱蒸發(fā)的裝置、蒸汽輸入口、傳遞熱量的受熱面積、二次蒸汽輸出口、蒸汽凝結(jié)水的排出口、不凝結(jié)性氣體（如空氣等）的排出口、控制各操作條件的儀器（如壓力表，溫度計）、溶液的輸入口、溶液的輸出口等部分構(gòu)成，多應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、制藥等工業(yè)中。
發(fā)展簡介
20世紀(jì)50年代至70年代
1950與1955年，科學(xué)家C.C. Draig與M.E. Volk分別提出了旋轉(zhuǎn)燒瓶的概念，以改進(jìn)混合，提高熱輸入，用于節(jié)約產(chǎn)品的操作程序。此外，他們還提出了一種冷凝器，用于蒸汽的高效冷凝。 沃爾特?步琦（Walter Büchi）采納了C.C. Draig與M.E. Volk的想法，并結(jié)合巴塞爾的化學(xué)工業(yè)，研究制造了首臺旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器。首臺儀器于1957年在巴塞爾市售出，并于1958年在法蘭克福的ACHEMA展會上首次對世界亮相，并取得了較大的成功。
1957年的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的特點是不帶火花的操作感應(yīng)電機(jī)及帶冷卻盤管的強大的玻璃冷凝器。第一次，它可以在0-240 rpm連續(xù)控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，并帶簡單的預(yù)設(shè)電位計。冷凝器通過一個標(biāo)準(zhǔn)接頭，放置在傳動單元上。1957年問世的首款旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器改良產(chǎn)品，采用加料管與旋塞閥（考克）即能夠在蒸餾期間連續(xù)加入液體水噴射泵用作真空源，而且建議采用水浴鍋加熱，旋轉(zhuǎn)燒瓶可以部分浸入水浴鍋中。1957的首款旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器在數(shù)量眾多的實驗室中流行了20多年。
1939年，沃爾特?步琪在位于海爾布魯格自己家的地下室里建立了自己的玻璃吹制工廠。這家工廠主要為紡織行業(yè)生產(chǎn)玻璃纖維以及學(xué)校實驗室、醫(yī)院、工廠生產(chǎn)玻璃儀器。工廠成立三年后，空間就已經(jīng)變得太小，沃爾特?步琪就與自己的三十名員工將玻璃吹制工廠從海爾布魯格搬到了位于弗拉維爾的新廠房內(nèi)。在此期間，工廠主要生產(chǎn)測量和玻璃儀器使用的圓水平儀1950年，沃爾特?步琪的玻璃吹制工廠憑借其第一臺實驗室儀器“蒸餾器”（一種供實驗室使用的水分蒸餾儀器）征服了世界各地的實驗室。 夢想變?yōu)楝F(xiàn)實：第一臺旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器于1957年誕生。
1957年這一年在許多方面都是成功的一年：美國物理學(xué)家 Gordon Gould發(fā)明了激光（受激輻射的光放大），音樂界高興的宣布黑膠唱片將從1959開始代替蟲膠唱片作為聲音存儲介質(zhì)，沃爾特?步琪玻璃吹制工廠于1957年推出了第一臺旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器，從而在世界各地的實驗室界大獲成功。這款新產(chǎn)品迅速受到了全球客戶的青睞，取得了前所未有的成功。這款旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器工作起來不知疲倦，健壯無比，成為每一家實驗室不可或缺的工具。工夫不負(fù)有心人，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器成為20世紀(jì)70年代的標(biāo)志性實驗室儀器。
20世紀(jì)90年代
20世紀(jì)90年代以來，蒸發(fā)器的發(fā)展大致有下列幾個方面。一是在蒸發(fā)器內(nèi)裝置各種型式的湍流構(gòu)件，如在自然循環(huán)型蒸發(fā)器中裝有銅質(zhì)填料，可提高沸騰液體傳熱分系數(shù)α2的50%。這是因填料或其他構(gòu)件能引起溶液的湍流，這些構(gòu)件也是導(dǎo)熱體，將熱量由加熱管壁傳向溶液中心，起了相當(dāng)于內(nèi)翅片的作用，增加了蒸發(fā)器的傳熱面積。
二是改進(jìn)加熱管的表面形狀，可以提高傳熱效果，如近幾年來發(fā)展起來的板式蒸發(fā)器。它是一種升膜式蒸發(fā)器，具有溶液滯留時間短，體積小，傳熱總系數(shù)高，加熱面可按需要而增減，以及拆卸和清洗方便等優(yōu)點。板式蒸發(fā)器的平行板面間的液體和蒸汽的通道分布合理，并且可以很方便地調(diào)整或進(jìn)行切換液體和蒸汽的通道，如經(jīng)一段時間蒸發(fā)操作后，液側(cè)傳熱面上結(jié)有垢層時，切換液體和蒸汽的通道，使結(jié)垢面作為加熱蒸汽的冷凝面，還可利用冷凝水溶解附著的垢層，從而消除結(jié)垢對蒸發(fā)器生產(chǎn)強度的影響。此外，在石油化工、天然氣液化中用的表面多孔管，可提高沸騰液體傳熱分系數(shù)α210—20倍。在海水淡化中用的雙面槽管也可提高傳熱效果。
三是改進(jìn)料液及進(jìn)氣分布亦可收到效果，如采用旋風(fēng)式薄膜蒸發(fā)，蒸發(fā)器的外形及原理與旋風(fēng)分離器相似，料液由切線方向成螺旋膜下降，料液在傳熱表面蒸發(fā)，濃縮液由器底排出，而二次蒸汽從器頂中央排氣管抽出。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，傳熱效率高，蒸發(fā)速度極快，而且，在蒸發(fā)器內(nèi)可以同時進(jìn)行蒸發(fā)和結(jié)晶操作；四是除上述改進(jìn)外，近年來亦有著眼于改進(jìn)溶液性質(zhì)的，如加適當(dāng)?shù)?a href="/hebeideji/7415225209484629464.html">表面活性劑，也可提高總傳熱系數(shù)一倍以上。
21世紀(jì)
2007年在阿克蘇站，試驗成功底側(cè)翼可穩(wěn)定口緣水平的試驗，初步完善了E601K型站網(wǎng)用 “標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器的組成”；2010年設(shè)計自動供排水水面蒸發(fā)器，對穩(wěn)定水深達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)，后期正在計劃制做新樣機(jī)。
工作原理
蒸發(fā)器是液體制冷劑在其中蒸發(fā)的熱交換器，在制冷系統(tǒng)中蒸發(fā)器是產(chǎn)冷設(shè)備。它屬于間壁式熱交換器，被冷卻介質(zhì)的熱量通過管壁或板壁傳給制冷劑，制冷劑在低溫下蒸發(fā)，把熱量從蒸發(fā)器中帶走。
基本結(jié)構(gòu)
任何一種蒸發(fā)裝置都是利用加熱的方法進(jìn)行的，并且是利用蒸汽閥接加熱的，也就是說利用金屬容器以傳遞熱量，將大量的熱給予被蒸發(fā)出溶液，使共達(dá)到沸點而除掉水分。由簡單直到最復(fù)雜的蒸發(fā)器，都是由其一定而不能缺少的各個部份所組成的。它的主要部分，大致包括液體蒸發(fā)所在的區(qū)域、容納熱蒸發(fā)的裝置、蒸汽輸入口、傳遞熱量的受熱面積、二次蒸汽輸出口、蒸汽凝結(jié)水的排出口、不凝結(jié)性氣體（如空氣等）的排出口、控制各操作條件的儀器（如壓力表，溫度計）、溶液的輸入口、溶液的輸出口等構(gòu)成。蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式主要有鋁平板式蒸發(fā)器、管板式蒸發(fā)器、蛇形翼片管式蒸發(fā)器、翹片管式蒸發(fā)器、其中鋁平板式、管板式和蛇形翼片常用于直冷式家用電冰箱，翹片管式常用于間冷式電冰箱和空調(diào)器中。
分類
蒸發(fā)器按照被冷卻物體的性質(zhì)可分為三種類型，第一類是液體冷卻式冷卻液體或液體載冷劑的蒸發(fā)器，統(tǒng)稱為液體冷卻器；第二類是空氣冷卻式冷卻空氣的蒸發(fā)器，稱為空氣冷卻器。通常制冷劑在管內(nèi)流動并蒸發(fā)，空氣在管外自然循環(huán)對流或空氣強迫循環(huán)流動并被冷卻。如果空氣以自然對流方式冷卻，則習(xí)慣上稱為排管式蒸發(fā)器。如果空氣以強迫循環(huán)流動方式冷卻，則習(xí)慣上稱空氣冷卻器或冷風(fēng)機(jī)；第三類是固體冷卻式冷卻固體的蒸發(fā)器，稱為接觸式蒸發(fā)器。制冷劑在間壁的一側(cè)蒸發(fā)，另一側(cè)與被冷卻或凍結(jié)的固體直接接觸，省去了載冷物質(zhì)，使傳熱效率提高。
常見類型
夾層鍋蒸發(fā)裝置
最原始的蒸發(fā)方式是用火直接加熱的蒸發(fā)鍋，現(xiàn)已不使用。但夾層鍋蒸發(fā)裝置在小型工廠中仍還應(yīng)用，它的特點是價值低廉，操作簡便，構(gòu)造非常簡單。它的缺點是傳熱面積小，傳熱系數(shù)很不均勻。因為蒸汽輸入夾層鍋內(nèi)，由于蒸汽是從一條管子散入寬擴(kuò)的室內(nèi)，它的各個分子得到自由行動，各自經(jīng)最短出路程向排出口推進(jìn)，從而該室內(nèi)便有許多地方蒸汽較少而集聚了大量的不凝結(jié)性氣體，占用了蒸汽位置，隔絕傳熱，因而便會大大降低傳熱系數(shù)。
夾套式真空蒸發(fā)器
夾套式蒸發(fā)器系夾層鍋的進(jìn)一步的發(fā)展，也具有一定特色，其構(gòu)造除加熱室與夾層鍋相似外，其他部份與近代化大型蒸發(fā)器幾乎無異，并且有強制循環(huán)泵， 因而使其大大增加了傳熱系數(shù)，提高了能量；又由于該蒸發(fā)方式是處于真空狀態(tài)下，因而溫度差較之大氣壓下的蒸發(fā)顯著的加大了，不但能提高蒸發(fā)量，而且也可節(jié)約蒸汽，這是因為在真空中的蒸發(fā)沸點低(一股在70℃)，二次蒸汽載走的熱量減少的原故。
標(biāo)準(zhǔn)式真空蒸發(fā)器
蒸發(fā)器的構(gòu)造與種類特多，其中最常用的一種要算是標(biāo)準(zhǔn)式真空蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器使用于糖廠、堿廠，特別是氧化鋁生產(chǎn)更為適合。該蒸發(fā)器的高達(dá)11米，主要由蒸發(fā)室(沸騰室)、加熱室、結(jié)晶器、防止泡沫逃出裝置、加速循環(huán)之機(jī)械攪拌機(jī)投備、凝液與不凝結(jié)性氣體排出裝置六大部份構(gòu)成。
列文式蒸發(fā)器
是近代世界上最新式齡先進(jìn)蒸發(fā)設(shè)備，是蘇聯(lián)的新技術(shù)，它的特點是蒸發(fā)量高，比一般蒸發(fā)器高20倍，其構(gòu)造比較簡便，它的器身很高，加熱管較長，加熱室與沸騰室分開，傳熱面積為加300平方米，加熱室上也有—用板裝成的隔板，謂之導(dǎo)流板，此板是設(shè)備的主要特點，它可以促使受熱溶液加快蒸發(fā)。該蒸發(fā)器的進(jìn)料口是在循環(huán)管的下端，沿順方向進(jìn)料，出料口在沸騰口的底部。
使用方式
蒸發(fā)操作可以間歇地進(jìn)行，也可以連續(xù)的進(jìn)行。間歇蒸發(fā)時，在設(shè)備中加一定量的溶液，將它加熱到沸點(加熱階段)，然后開始蒸發(fā)過程(氣化階段)，在蒸發(fā)過程中溶液的濃度和溫度不斷的提高，器中液面也逐漸下降。蒸發(fā)進(jìn)行到溶液達(dá)到規(guī)定的最終濃度為止；在連續(xù)蒸發(fā)時液面和溫度不隨時間而變化，設(shè)備中溶液濃度一般就是最終濃度，為了使操作穩(wěn)定，在設(shè)備中應(yīng)保持一定量液體爭這樣保證不會由于連續(xù)加入稀溶液而明顯的降低設(shè)備中溶液的濃度。為了創(chuàng)造這樣的條件，在操作初期先將設(shè)備充滿稀溶液，而等器中液面降到一定，溶液中濃度達(dá)到要求，然后不斷的加入稀溶液，放出相應(yīng)量的濃溶液，維持操作正常穩(wěn)定。
應(yīng)用領(lǐng)域
工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用蒸發(fā)操作有以下幾種場合，一是濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸偬幚恚ㄈ缋鋮s結(jié)晶）制取固體產(chǎn)品，例如電解氫氧化鈉液的濃縮，食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等；二是濃縮溶液和回收溶劑，例如有機(jī)磷農(nóng)藥苯溶液的濃縮脫苯，中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)等；三是為了獲得純凈的溶劑，例如海水淡化等。總之，在化學(xué)工業(yè)、食品工業(yè)、制藥等工業(yè)中，蒸發(fā)操作被廣泛應(yīng)用。
參考資料 >
旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器的發(fā)明和問世.惠恒科技.2023-12-08