这一类型的蒸发器/,溶液都在蒸发器中作循环流动。由于引起循环的原因不同,可分为自然循环和强制循环两类。
*循环管式蒸发器的加热室由垂直管束组成,中间有一根直径很大的*循环管,其余管径较小的加热管称为沸腾管。
*循环管较大,其单位体积溶液占有的传热面,比沸腾管内单位溶液所占有的要小,即*循环管和其它加热管内溶液受热程度不同,从而沸腾管内的汽液混合物的密度要比*循环管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,会使蒸发器中的溶液形成由*循环管下降、由沸腾管上升的循环流动。主要是由溶液的密度差引起,为自然循环。这种作用有利于蒸发器内的传热效果的提高。
为了使溶液有良好的循环,*循环管的截面积一般为其它加热管总截面积的40~100%;加热管高度一般为1~2m;加热管直径在25~75mm之间。这种蒸发器由于结构紧凑、制造方便、传热较好及操作可靠等优点,应用十分广泛。
由于结构上的限制,循环速度不大。加上溶液在加热室中不断循环,使其浓度始终接近完成液的浓度,因而溶液的沸点高,有效温度差就减小。是循环式蒸发器的共同缺点。而且设备的清洗和维修也不够方便,所以这种蒸发器难以*生产的要求。
为了克服循环式蒸发器中蒸发液易结晶、易结垢且不易清洗等缺点,对标准式蒸发器结构进行了更合理的改进,这就是悬筐式蒸发器。加热室4象个篮筐,悬挂在蒸发器壳体的下部,并且以加热室外壁与蒸发器内壁之间的环形孔道代替*循环管。
溶液沿加热管*上升,而后循着悬筐式加热室外壁与蒸发器内壁间的环隙向下流动而构成循环。由于环隙面积约为加热管总截面积的100至150%,溶液循环速度比标准式蒸发器为大。
这种蒸发器的加热室可由顶部取出进行检修或更换,而且热损失也较小。它的主要缺点是结构复杂,单位传热面积的金属消耗较多。
自然循环蒸发器,其循环速度不够大,一般均在1.5m/s以下。为使蒸发器更适用于蒸发粘度较大、易结晶或结垢严重的溶液,并提高溶液循环速度以延长操作周期和减少清洗次数。
其结构特点是在加热室上增设沸腾室。加热室中的溶液因受到沸腾室液柱附加的静压力的作用而并不在加热管内沸腾,直到上升至沸腾室内当其所受压力降低后才能开始沸腾,因而溶液的沸腾汽化由加热室移到了没有传热面的沸腾室,从而避免了结晶或污垢在加热管内的形成。
主要缺点是液柱静压头效应引起的温度差损失较大,为了保持一定的有效温度差要求加热蒸汽有较高的压力。设备庞大,消耗的材料多,需要高大的厂房等。
在蒸发粘度大、易结晶和结垢的物料时,还采用强制循环蒸发器。在这种蒸发器中,溶液的循环主要依靠外加的动力,用泵迫使它沿一定方向流动而产生循环。
循环速度的大小可通过泵的流量调节来控制。强制循环蒸发器的传热系数也比一般自然循环的大。但它的明显缺点是能量消耗大。