薄膜蒸發器的結構——直接加熱蒸發器

        前述的各種薄膜蒸發器都是間接加熱的，工業上有時還采用直接加熱薄膜蒸發器，浸沒燃燒薄膜蒸發器就是直接加熱的薄膜蒸發器。將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴人溶液中，燃燒氣的溫度可高達1200～1800℃，由于氣、液間的溫度差大，且氣體對溶液產生強烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸發，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。

        浸沒燃燒薄膜蒸發器的結構簡單，不需要固定的傳熱面，熱利用率高，適用于易結垢、易結晶或有腐蝕性溶液的蒸發，但不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏性物料的蒸發。目前廣泛應用于廢酸處理工業。蒸發操作廣泛用于各種工業中，對這類應用量大且面廣的設備，如能作某些改進以提高蒸發強度，則對社會的經濟影響是很顯著的。不論是間接加熱的非膜式還是膜式薄膜蒸發器，其主要元件都是加熱管束。所以對薄膜蒸發器的加熱管束加以改造，是提高薄膜蒸發器傳熱強度的可行途徑。由薄膜蒸發器的發展歷程也可以看出，最初采用的是蛇管和橫管薄膜蒸發器，后來發展為垂直管薄膜蒸發器，再進展為膜式薄膜蒸發器。要提高薄膜蒸發器的傳熱強度往往用減薄管子兩側液膜或增加膜內湍動程度的方法來實現。

        近年來，國內外差不多都是從改造管束著手以減薄液膜厚度從而提高蒸發強度。例如，我國某研究所對多種不同形式的管子進行冷凝實驗，最后選出一種較好的管外側開縱槽的管子，即在φ22X2mm的鋁管外側開出48條縱槽，異丁烷蒸氣在管外冷凝，管內通冷水，總傳熱系數較同條件下的光滑管提高2倍以上。開槽用于蒸發一側時，總傳熱系數可以提高3～4倍。國外曾有人在內徑為50.8mm、長度為2.44m的內、外開縱槽的銅管內，在常壓下對清水進行蒸發實驗，獲得的總傳熱系數較同條件下的光滑管高3～4倍。蒸汽在管外側槽峰上冷凝而產生冷凝液，由于表面張力的作用立即流至凹槽內，然后靠重力作用沿凹槽向下流動而 排走，使槽峰及其附近始終保持極薄的液膜，而且管的上、下端基本一致，使管子熱阻很小，克服了前章介紹的在垂直光滑管上凝液膜上薄下厚使冷凝傳熱系數降低的缺陷。當縱槽開在沸騰液側時，例如在升膜薄膜蒸發器中，溶液由下而上流過槽底，然后分布到槽峰，因此傳熱面始終保持薄膜蒸發狀態，再加上蒸汽高速拉膜上升，使溶液側的沸騰傳熱系數提高。

        此外，在溶液中加入表面活性劑，可以降低溶液的表面張力，加大傳熱面的潤濕性，避免產生干點，使整個壁面能有效地傳熱，表面活性劑在汽、液兩相間起到潤滑作用，減少流動阻力；由于管壁上覆蓋了表面活性劑，阻止了污垢附在壁面上，故可使溶液側壁面上不生成垢層，減小傳熱阻力。表面活性劑可以回收循環使用，回收方法是于完成液中鼓人空氣，活性劑即成泡沫浮在溶液表面上，可以回收95％～97％的活性劑。