蒸發器的預熱問題

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

蒸發器尤其是降膜式蒸發器的應用領域廣泛，最典型的是應用在乳制品工業生產中。料液進入蒸發器有低于沸點、等于沸點或高于沸點進料3 種方式。對于蒸發器尤其是降膜式蒸發器而言，低于沸點的進料必須先將料液溫度預熱至沸點或沸點以上，才能進入蒸發器內蒸發。其目的是為了保證進出料的連續性和穩定性。否則，蒸發器換熱管中的預熱段，由于受熱不均衡而引起結垢、結焦，嚴重時還會影響產品質量，進而引起生產能力不足等問題。無論何種蒸發器，低溫進料蒸發與高溫蒸發效果完全不同，就此進行詳細闡述。

1 進料溫度

進入蒸發器前的料液溫度一般都較低，不論是何種蒸發器類型，低溫進料蒸發與等于或大于沸點進料蒸發的效果是截然不同的。進料溫度是蒸發器設計的一個重要參數[1，2]，在生產工藝上盡量提高進入蒸發器的進料溫度。若物料沒有達到沸點進料，蒸發器換熱面積就會存在一定的預熱區域，且預熱效果不佳，易造成結垢、結焦情況。

2 預熱形式

低于沸點溫度的進料需要將物料逐級預熱至沸點或沸點以上溫度后再進入蒸發器進行蒸發操作。常用預熱器的形式分為盤管預熱、列管預熱、板式預熱等。加熱介質有生蒸汽、二次蒸汽及冷凝水。

2.1 盤管預熱

盤管預熱一般是指以螺旋盤管的形式，纏繞在蒸發器換熱管的外部或是進行獨立預熱。如在多效蒸發器中，利用末效二次蒸汽預熱的方式進料就是采用獨立的盤管進行預熱，物料在盤管中的流速一般按1.2 m/s進行選取，殼程蒸汽流速按40～50 m/s進行選取[3]。

2.2 列管預熱

除了盤管預熱，比較常用的方式還有列管預熱。預熱器一般位于蒸發器器體之外，因此，列管預熱也稱為體外預熱。列管預熱分為單管程預熱與多管程預熱2 種。料液在預熱器中的流速一般按1.2～1.5 m/s選取，不超過2.5 m/s的速度，若速度過慢，其傳熱效果下降。

2.3 板式預熱

近年來采用板式換熱器進行預熱的情況越來越多。板式換熱器的殼程受壓一般不超過0.6 MPa，其特點是傳熱效果較好，但是阻力較大。膠墊易老化，板片較薄，若物料有腐蝕性，使用時間過久易出現泄漏情況。需要定期檢查，定期更換膠墊。

3 預熱溫升的設置

很多蒸發器都設置了預熱過程，但是效果并不理想，即料液經過預熱后進入蒸發器前并沒有達到預熱溫度的設計值。這主要是與設置的預熱級數，采用何種加熱介質，每一段的溫升設置，以及傳熱系數的選取是否合適有關。

4 設計注意事項

設計預熱器時，需要了解每一段預熱的溫度值是否與設計值相符，即在每個預熱級的出口設置溫度表。但在實際應用中大多數蒸發器沒有配備溫度表，無法判斷實際應用與設計值有無偏離，在下次設計時便缺少相應的參考依據[3，4]。盡量做到預熱器在生產過程中物料不存留，沒有死角。

5 小結

無論何種蒸發器，高于沸點進料與低于沸點進料是截然不同的。因此，料液在進入蒸發器前需要進行預熱。否則，可能導致蒸發量不足，難以實現連續進料，連續出料。在降膜式蒸發器中，特別是在MVR蒸發器中表現的尤為明顯。