薄膜蒸发器是一种高效的蒸发设备,其核心特点是物料液体沿加热管壁呈膜状流动进行传热和蒸发。其工作原理是物料从顶部进料口加入,通过旋转的刮膜系统将原料刮成均匀薄膜,在真空状态下,低沸点组分迅速从液膜中蒸发,气体穿过雾沫分离器后在冷凝器中冷凝成液体。
薄膜蒸发器具有显著优势。其传热效率高,蒸发速度快,物料停留时间短,特别适合热敏性物质的蒸发,可有效避免产品分解。设备采用不锈钢制造,耐腐蚀性强,符合卫生标准。操作温度低,通过提高真空度降低物料沸点,减少热分解风险。蒸发强度高,液膜厚度小且湍流效果好,总传热系数大,同时抑制结壁和结垢。此外,设备操作弹性大,能平稳处理高粘度、易结晶或含固颗粒的物料。
1、加热夹套或加热管
功能:提供蒸发所需的热量。
类型:
夹套式加热:外部包裹加热介质(如蒸汽、热油),适用于中小型设备。
列管式加热:内部采用螺旋或直列加热管,传热面积大,适合高负荷场景。
材料:不锈钢、钛、哈氏合金等,根据耐腐蚀性和工作温度选择。
2、蒸发筒体
功能:容纳待处理物料,并形成均匀液膜。
结构特点:
内壁通常抛光处理(如Ra≤0.4μm),减少液体流动阻力。
筒体长度与直径比(L/D)较大(通常3:1~6:1),延长液膜停留时间。
材质:与加热夹套匹配,需耐受物料腐蚀和温度变化。
3、布膜装置
功能:将液体均匀分布到加热壁面,形成稳定液膜。
常见类型:
旋转布料盘:通过高速旋转的圆盘或滚筒将液体甩成薄膜(适用于低黏度物料)。
螺旋导流板:利用螺旋结构引导液体向下流动,形成涡旋状液膜(适合中高黏度物料)。
喷嘴布膜:通过狭缝或孔口挤出液体,依赖重力或气压形成液膜(适用于高黏度或含固体颗粒的物料)。
关键要求:布膜均匀性直接影响蒸发效率,需根据物料黏度、流量调整设计。
4、分离器(冷凝器)
功能:分离二次蒸汽(蒸发的溶剂)与浓缩液,并冷凝回收溶剂。
结构:
重力分离式:利用密度差分离汽液两相,结构简单但效率较低。
旋流分离式:通过离心力强化分离,适用于高流速蒸汽。
冷凝器:常采用列管式或板式换热器,冷却介质为水、冷冻盐水或空气。
辅助部件:除沫网(防止液滴夹带)、集液槽(收集冷凝液)。
5、刮板或搅动装置(可选)
功能:防止高黏度或结晶物料在加热面结垢,维持液膜稳定性。
类型:
固定刮板:安装在加热壁上,通过机械刮擦清除附着物。
旋转刮刀:与电机联动,实时清理加热面(如刮膜蒸发器)。
适用场景:高黏度、易结焦或结晶的物料(如聚合物、糖浆)。