醫(yī)學(xué)中蒸發(fā)器vaporizer揮發(fā)性吸入麻醉藥在室溫下均呈液態(tài)。蒸發(fā)器能有效地將揮發(fā)性麻醉藥液蒸發(fā)為氣體,并能地調(diào)節(jié)麻醉藥蒸氣輸出的濃度。麻醉藥的蒸發(fā)需要熱量,蒸發(fā)器周圍的溫度是決定揮發(fā)性麻醉藥蒸發(fā)速度的主要因素。當(dāng)代的麻醉機(jī)廣泛采用了溫度量補償型蒸發(fā)器,即在溫度或新鮮氣流量發(fā)生變化時,能通過自動補償機(jī)制來保持揮發(fā)性吸入麻醉藥蒸發(fā)速度恒定,從而吸入麻醉藥離開蒸發(fā)器的輸出濃度穩(wěn)定。由于不同揮發(fā)性吸入麻醉藥的沸點和飽和蒸氣壓等物理特性不同,因此,蒸發(fā)器具有藥物性,如恩氟烷蒸發(fā)器、異氟烷蒸發(fā)器等,相互不能通用。現(xiàn)代麻醉機(jī)的蒸發(fā)器多放置在麻醉呼吸環(huán)路之外,有單的氧氣氣流與之連接,蒸發(fā)出的吸入麻醉藥蒸氣與主氣流混合后再供病人吸入。工業(yè)應(yīng)用
直接熱源加熱它是將燃料與空氣混合,使其燃燒產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中來加熱溶液、使溶劑汽化的蒸發(fā)過程。
間接熱源加熱 容器間壁傳給被蒸發(fā)的溶液。即在間壁式換熱器中進(jìn)行的傳熱過程。
.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器這種蒸發(fā)器又稱作標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器。它的加熱室由垂直管束組成,中間有一根直徑很大的中央循環(huán)管,其余管徑較小的加熱管稱為沸騰管。由于中央循環(huán)管較大,其單位體積溶液占有的傳熱面,比沸騰管內(nèi)單位溶液所占有的要小,即中央循環(huán)管和其它加熱管內(nèi)溶液受熱程度不同,從而沸騰管內(nèi)的汽液混合物的密度要比中央循環(huán)管中溶液的密度小,加之上升蒸汽的向上的抽吸作用,會使蒸發(fā)器中的溶液形成由中央循環(huán)管下降、由沸騰管上升的循環(huán)流動。這種循環(huán),主要是由溶液的密度差引起,故稱為自然循環(huán)。這種作用有利于蒸發(fā)器內(nèi)的傳熱效果的提高。
為了使溶液有良好的循環(huán),中央循環(huán)管的截面積一般為其它加熱管總截面積的40~;加熱管高度一般為1~2m;加熱管直徑在25~75mm之間。這種蒸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等優(yōu)點,應(yīng)用十分廣泛。但是由于結(jié)構(gòu)上的限制,循環(huán)速度不大。加上溶液在加熱室中不斷循環(huán),使其濃度始終接近完成液的濃度,因而溶液的沸點高,有效溫度差就減小。這是循環(huán)式蒸發(fā)器的共同缺點。此外,設(shè)備的清洗和維修也不夠方便,所以這種蒸發(fā)器難以完全滿足生產(chǎn)的要求。
其結(jié)構(gòu)特點是在加熱室上增設(shè)沸騰室。加熱室中的溶液因受到沸騰室液柱附加的靜壓力的作用而并不在加熱管內(nèi)沸騰,直到上升至沸騰室內(nèi)當(dāng)其所受壓力降低后才能開始沸騰,因而溶液的沸騰汽化由加熱室移到了沒有傳熱面的沸騰室,從而避免了結(jié)晶或污垢在加熱管內(nèi)的形成。另外,這種蒸發(fā)器的循環(huán)管的截面積約為加熱管的總截面積的2~3倍,溶液循環(huán)速度可達(dá)2.5至3 m/s以上,故總傳熱系數(shù)亦較大。這種蒸發(fā)器的主要缺點是液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失(意義詳見6.3.1)較大,為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。此外,設(shè)備龐大,消耗的材料多,需要高大的廠房等。 除了上述自然循環(huán)蒸發(fā)器外,在蒸發(fā)粘度大、易結(jié)晶和結(jié)垢的物料時,還采用強制循環(huán)蒸發(fā)器。在這種蒸發(fā)器中,溶液的循環(huán)主要依靠外加的動力,用泵迫使它沿一定方向流動而產(chǎn)生循環(huán)。循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制,一般在2.5m/s以上。強制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也比一般自然循環(huán)的大。但它的明顯缺點是能量消耗大,每平方米加熱面積約需0.4~0.8kW。
實際生產(chǎn)中,有時還應(yīng)用直接接觸傳熱的蒸發(fā)器。它是將燃料(通常為煤氣和油)與空氣混合后,在浸于溶液中的燃燒室內(nèi)燃燒,產(chǎn)生的高溫火焰和煙氣經(jīng)燃燒室下部的噴嘴直接噴入被蒸發(fā)的溶液中。高溫氣體和溶液直接接觸,同時進(jìn)行傳熱使水分蒸發(fā)汽化,產(chǎn)生的水汽和廢煙氣一起由蒸發(fā)器頂部排出。其燃燒室在溶液中的浸沒深度一般為0.2~0.6m,出燃燒室的氣體溫度可達(dá)1000℃以上。因是直接觸接傳熱,故它的傳熱效果很好,熱利用率高。由于不需要固定的傳熱壁面,故結(jié)構(gòu)簡單,特別適用于易結(jié)晶、結(jié)垢和具有腐蝕性物料的蒸發(fā)。在廢酸處理和硫酸銨溶液的蒸發(fā)中,它已得到廣泛應(yīng)用。但若蒸發(fā)的料液不允許被煙氣所污染,則該類蒸發(fā)器一般不適用。而且由于有大量煙氣的存在,限制了二次蒸氣的利用。此外噴嘴由于浸沒在高溫液體中,較易損壞。從上介紹可以看出,蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)型式很多,各有其優(yōu)缺點和適用的場合。在選型時,要看它能否適應(yīng)所蒸發(fā)物料的工藝特性,包括物料的粘性、熱敏性、腐蝕性以及是否容易結(jié)晶或結(jié)垢等,然后再要求其結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、金屬消耗量少,維修方便、傳熱效果好等等。