蒸发器的预热介绍和举例计算

一.蒸发器的预热介绍

预热器的作用是在蒸发器中将温度低于沸点的料液预加热至沸点或沸点以上，保证料液在降膜管中有效蒸发。

进入蒸发器的料液温度分为低于沸点、高于沸点或等于沸点三种情况。前者最为普遍，温度低于沸点的料液需经过预热，即逐级预热使之达到或超过沸点方能进入蒸发器中蒸发，否则，料液在降膜管中就存在一个预热段，由于传热温差较大，料液间在蒸发器中可能造成结垢结焦现象。

预热根据加热介质的不同可分为溶液、溶剂、饱和蒸汽、饱和二次蒸汽及冷凝水等预热。降膜式蒸发器的预热太多数是利用效体壳程中饱和蒸气作为加热介质逐级完成的。常见的预热器的形式有盘管预热、列管预热及板式预热。

蒸发量小的一般多采用盘管预热，即在蒸发器壳程中以盘管的形式利用壳程蒸汽进行预热，也称体内预热。大生产能力的多采用体外预热，即在蒸发器效体外部完成预热过程，也是利用蒸发器壳程蒸汽进行预热，如列管预热、板式预热。

预热的温差选择不宜过大，一般在10~18℃之间，大多取中间值。物料的性质、加热介质、换热器结构形式及材质等不同，传热系数也不同。

料液的预热过程可取无相变的变温传热段(蒸汽被冷成同温度的水排出体外)，因此在计算传热温差时应按对数温差计算。由于采用预热的形式不同，传热温差计算也不尽相同。

预热过程一部分饱和蒸汽被冷凝成同温度的水(否则应分段计算换热面积)，即在计算传热温差时可视为饱和蒸汽的温度没有发生变化。如果是盘管在效体壳程中预热，可按并流的形式求取对数平均温差。

二.举例计算

蒸发器某效料液进口温度52℃，出口温度67℃，进料量为1600kg/h，料液比热容为3.89kJ/(kg·℃)，采用盘管预热，壳程饱和蒸汽温度72℃，计算预热的对数平均温差及换热面积。

壳程中饱和蒸汽被冷凝成同温度的水，温度不变，按并流计算对数平均温度差。

并流:72℃→72℃，52℃→67℃，Δt₁=72-52=20(℃)，Δt₂=72-67=5(℃)，则：

这里k=4180kcal/(m²·h·℃)。

换热面积为：

F=Q/(kΔt)=1600x3.89x(67-52)/(4180x10.8)=2.07(m²)

如果采用列管预热，单壳程双管程的结构形式，其对数平均温差与上述计算相同。