搪玻璃升膜蒸发器的沸腾传热过程

当碱液进入搪玻璃升膜蒸发器时，碱液的温度低于其沸点。升膜蒸发器内设有一段加热管作为预热区，传热方式为自然对流。为了维持蒸发器的正常运行，加热管中的液位一般为加热管高度的1/4-1/5。如果液面过高，则设备效率低，排料不能达到要求的浓度。控制适当的进料量和温度，确保设备处于较好的工作状态。

当碱溶液加热后达到沸腾温度时，溶液开始沸腾，产生蒸汽气泡，分散在连续的液相中。由于蒸汽气泡的密度很低，它们会在液体中上升。流体的比重减小。随着气泡数量的不断增加，小气泡结合形成大气泡，气体上升速度加快。液相与汽泡混合，使碱溶液的静水头降低。当气泡继续生长并形成柱状，占据了管内的大部分空间时，气体高速上升，而碱溶液在重力作用下沿气泡边缘向下滑动。当碱性溶液明显下降时，大的柱状气泡被液层切断。此时，液相仍然是连续相。此时，混合流体处于强湍流状态，气柱上升，带动周围部分碱液一起运动。管壁与气柱之间的碱液在重力作用下向下运动。管壁上的碱液受热不断蒸发，气柱不断增大。最后，气柱之间的液膜消失，蒸汽占据整个管道的中心空间，形成连续相。碱液只能分布在管壁上，形成圆形液膜，在上升蒸汽的阻力下形成“爬升膜”。如果进一步提高空气流速，即蒸发强度过高，则溶液蒸发剧烈，蒸汽流速过快。当碱液蒸发时，蒸汽会以形成雾的形式将溶液带离液膜，进入管内的高速蒸汽流，在管内形成带雾的喷雾流，这也使得形成的“液膜”迅速变薄。如果蒸汽速度进一步提高，雾的夹带更加严重，使液膜上升速度快于溶液的蒸发速度，加热管上的液膜就会出现局部干燥、结疤、结垢、结焦等异常现象。可以看出，管膜蒸发的最佳操作条件是在“爬升膜”形成和喷雾流出现之间搪玻璃升膜蒸发器正常运行的关键是让碱性溶液在管壁上形成连续的液膜。

溶液在加热管内形成爬升膜的必要条件是:必须有足够的换热温差和换热强度，使蒸发的二次蒸汽的量和速度达到足以驱动溶液形成膜而上升的水平。温差对蒸发器的换热系数影响很大。如果温差很小。物料只在管内受热，液体内部对流循环差，换热系数小。随着温差的增大，内壁上的液体开始沸腾。当温差达到一定程度时，大部分管道长度几乎都充满了汽液混合物。二次蒸汽将溶液拉成薄膜，并沿着管壁迅速向上移动。由于沸腾换热系数与液体流速成正比，因此换热系数随升膜速度的增大而增大。而且，由于管内不是充满液体，而是汽液混合物，几乎可以避免液体静水压力引起的沸点标高升高所造成的温差损失，从而增大了传热温差和传热强度。但是，如果搪玻璃升膜蒸发器传热温差过大或蒸发强度过高，并且在传热表面上产生的蒸汽量大于离开受热面的蒸汽量。