刘殿宇

（华禹乳品机械制造有限公司，黑龙江安达 151400）

1 前言

料液在升膜与降膜式蒸发器中均以膜的形式沿着管壁边流动边与管外加热介质进行热与质的交换并蒸发。两者都不适合浓度较高的易结垢结焦或在蒸发过程中有结晶析出的料液的蒸发；不同点前者料液是在高速的二次蒸汽流及真空的作用下在管壁成膜并向上运动，蒸发后料液与二次蒸汽从蒸发器顶部进入分离器，实现蒸发后料液与二次蒸汽的分离，而降膜式蒸发器则是在料液分布器的作用下将来料均匀的分配给每根降膜管并以膜的状态沿着管壁在自身重力及二次蒸汽流的作用下自上而下流动，蒸发后的料液与二次蒸汽在蒸发器底部进入分离器中实现蒸发后料液与二次蒸汽的彻底分离。升膜式蒸发器要求加热温差较大，操作不易控制，易造成跑料等现象的发生。因此，近些年来很少应用。就此进行阐述。

2 升膜式蒸发器与降膜式蒸发器的应用比较

2.1 升膜式蒸发器

进入升膜式蒸发器中料液的温度必须大于或等于蒸发温度，否则料液在蒸发器底部必有一部分受热面用来加热料液使其达到沸点后才能汽化蒸发，不仅如此低温的物料进入蒸发器后不能马上形成膜，在泵及真空的作用下会以液柱的形式上升，从而降低了蒸发效率。因此，低于沸点温度的料液要经过预加热到沸点或沸点以上温度方可进入蒸发器，这样蒸发参数才会很快达到并稳定。升膜加热管的长径比为100～150，管径在25mm～50mm之间[1]。升膜式蒸发器管长可高达8m，短管则在3m～4m之间。料液在升膜式蒸发器中膜的形成完全是靠二次蒸汽及真空的推动形成的，二次蒸汽在加热管内的速度不低于10m/s。一般在20m/s～50m/s之间，减压下可高达100m/s～160m/s甚至更高[1]。需要加热温差比较大，加热蒸汽压力不稳定或不足就会影响二次蒸汽对料液的向上拖动，也会影响膜的形成。升膜式蒸发器进料开始不能快，要求在加热管中必须保持一定的料位高度，否则难以成膜。这个量需要在生产实际中去摸索。尤其在多效升膜式蒸发器中，如果次效靠二次蒸汽加热蒸发，进料量必须严格加以控制，否则便难以成膜，难以蒸发。由于料液在加热管中的布膜完全靠高速的二次蒸汽流及真空带动下形成，所以，其膜不稳定，在进入分离器中二次蒸汽与料液分离过程中更容易产生二次蒸汽中物沫的夹带，即分离不彻底而造成跑料。升膜式蒸发器的特点更适合高温加热蒸发，这样可获得较高的加热温差并达到预期的二次蒸汽的流速。当蒸发量大于料液量实际的蒸发水分时也不能成膜，甚至还引起结垢结焦。

2.2 降膜式蒸发器

低于沸点温度的料液也必须要经过预热至沸点或沸点以上的温度后方可进入降膜式蒸发器，否则在降膜管中也要有一部分受热面来加热料液，使其达到沸点后才能汽化。料液在降膜式蒸发器中膜的形成与升膜式蒸发器完全不同。区别是：在降膜式蒸发器顶部设有料液分布器（应用最为广泛的是盘式分布器），料液分布器的作用就是将来料均匀地分配给每根降膜管并保证每根降膜管中的料液都以膜的状态沿着管壁下流动，而升膜式蒸发器则没有。料液在降膜管中的流动是在重力及二次蒸汽流的作用下进行的，由于不是二次蒸汽克服料液自身的重力推动向上成膜，料液在加热管中布膜及蒸发就更加稳定而有序。降膜管的长径比为100～150，管径在25mm～50mm之间。降膜式蒸发器绝大多数应用在热敏性料液的低温蒸发上。作为节能技术的热压缩装置即热泵在降膜式蒸发器中尤其是多效降膜式蒸发器中获得了广泛的应用并产生了良好的经济效益及社会效益[1,3,4,5,6]。

3 发展趋势

上世纪60～80年代，升膜式蒸发器在乳品工业生产中有少量应用。由于其自身的结构特点及操作上的诸多不方便，尤其是多效升膜式蒸发器，后来并没有得到应用，基本退出了应用的领域。取而代之的则是降膜式蒸发器即单效、双效及多效降膜式蒸发器。降膜式蒸发器因其加热温度低，蒸发速率快，物料在设备中停留时间短，蒸发参数稳定，易于控制，节能，在食品、乳品、化工、制药及玉米深加工中都有广泛的应用。如用于果蔬汁、牛奶、维C、胶原蛋白、玉米浸泡液、污水处理等的蒸发浓缩[2，7,8]。尤其适合热敏性物料的蒸发浓缩，因为物料在加热蒸发过程中有益元素能最大限度地得到保护不被破坏。因此，越来越多的受到用户的关注，随着我国经济的快速发展降膜式蒸发器应用领域正在不断的扩大。

4 结束语

升膜式蒸发器在生产过程中是连续进料连续出料，它不同于外循环式的蒸发器，外循环式蒸发器间断出料，料液在蒸发器中循环加热蒸发，一般循环时间都在20min左右。当蒸发参数稳定后料液在蒸发器中不做长时间循环，严格的说一次进料一次出料即能达到设计蒸发要求。这种蒸发器要求加热温差较大，二次蒸汽速度较高，二次蒸汽中易产生雾沫夹带，不宜操作及控制，所以，升膜式蒸发器应用受到了限制，到目前为止在各领域内应用最多的是降膜式蒸发器、外循环、强制循环型蒸发器。而升膜式蒸发器并没有得到广泛应用。升膜式蒸发器与外循环蒸发器有相似的地方，严格的说是两种不同形式的蒸发器，要能够真正区别开来，这样针对物料特性选择蒸发器的类型是有益处的。

[1] 夏青，陈常贵.化工原理：上册[M].天津.天津科学技术出版社.2005.

[2] 刘殿宇.板式降膜蒸发器在胶原蛋白生产中的设计研究[J].农产品加工, 2012(1)：62-64.

[3] 刘殿宇.影响蒸发器使用的几个因素[J].发酵科技通讯，2008,37(4)：46-47.

[4] 刘殿宇.利用末效二次蒸汽进行预热的节能效果及意义[J].中国奶牛，2012, (7)：40-41.

[5] 刘殿宇.热泵在蒸发器中的应用效果及注意事项[J].化工设备与管道，2011, 48(2):21-23.

[6] 刘殿宇.多效降膜蒸发器中各效蒸发面积的调整[J].医药工程设计，2008, 29(3)：5-6.

[7] 刘殿宇.降膜蒸发器生产能力降低的几种主要因素[J].发酵技通讯，2011, 40(2)：40-45.

[8] 刘殿宇.防止热敏性物料在降膜蒸发器中各效蒸中产生结焦的方法[J].中国乳品工业，2004, (7)：44-46.