1. 流下膜式蒸発器
流下膜式蒸発器では、液体と蒸気が並行して下方に流れます。予熱された濃縮液は沸騰温度に達します。蒸発器のヘッドにある分配装置を通って加熱管に入り、沸騰温度で下方に流れ、部分的に蒸発します。並流の蒸気流は、重力による下降運動を増強します。流下膜式蒸発器は、加熱媒体と沸騰液の温度差が非常に小さい状態でも作動します。製品との接触時間は非常に短く、通常は 1 回の通過につき数秒しかありません。流下膜式蒸発器の特性により、熱に敏感な製品に最適で、最も一般的に使用されている蒸発器タイプとなっています。
ただし、流下液膜式蒸発器は、各動作条件に合わせて慎重に設計する必要があります。加熱面を液体で十分に濡らすことは、プラントのトラブルのない動作にとって重要です。加熱面が十分に濡れていない場合、乾燥した部分や固まりが形成され、最悪の場合、加熱管が完全に詰まってしまいます。重大なケースでは、シングルパス動作の利点を維持しながら蒸発器の効果を拡張または分割することで、濡れ率を高めることができます。管を完全に均一に濡らすには、液体分配システムを適切に設計する必要があります。
2. 上昇膜蒸発器
これらは、「サーモサイフォン」の原理に基づいて機能します。フィードが加熱チューブの底部に入ると、蒸気が形成され始めます。沸騰中に生成された蒸気の上昇力により、液体と蒸気は平行に上向きに流れます。同時に、製品は薄い膜としてチューブの壁を押し、蒸気の生成を増加させます。その結果、液体は上向きに上昇します。この並流の上向きの動きは、液体の乱流を増やすという有利な効果があります。これは、高粘性の製品や加熱面を汚す傾向がある製品を蒸発させるときに役立ちます。
通常、このタイプの蒸発器の加熱側と沸騰側の間の温度差はかなり大きくなければなりません。そうでないと、蒸気流のエネルギーが不十分で、液体を運び、上昇する膜を生成できません。通常、沸騰管の長さは 23 フィートを超えません。このタイプの蒸発器の使用には、多くの場合、製品の再循環が伴い、供給入口から形成された濃縮物の一部が再導入されます。これは、沸騰管内に十分な液体負荷を生成するためです。
3. 強制循環蒸発器
汚れ特性により加熱面で製品が沸騰するのを防ぐため、強制循環蒸発器を採用しています。熱交換器は循環液を加熱し、分離器内の圧力を下げることで部分的に蒸発させます。この圧力低下により、液体は現在の圧力に対応する沸騰温度まで冷却されます。液体は熱交換器を通過するたびにわずかにしか温度が上昇しないため、高い再循環流量を維持する必要があります。
この蒸発器は、蒸発が起こらず、その結果、熱伝達表面での濃度増加が見られないため、結晶化アプリケーションに適しています。分離器容器では、液体がフラッシュ蒸発し、結晶化アプリケーションで結晶が形成されます。再循環結晶スラリーから結晶を分離するために、特別な分離器設計が採用されています。熱交換器の配置は、水平または垂直のいずれであっても、特定の要件によって異なります。
4. プレート蒸発器
プレート蒸発器は小型です。短い相互接続配管がセパレーターをプレート パッケージに接続します。最小限のスペース要件により、通常、高さは 20 ～ 25 フィート (6-8 メートル) に制限されます。その結果、プレート蒸発器はほとんどの建物に設置できます。チューブとシェルの熱交換器に頼る代わりに、フレーム プレートを加熱面として使用できます。これらのプレート アセンブリはプレート熱交換器に似ていますが、蒸気の流路が大きくなっています。これらのユニットは、製品プレートと蒸気プレートの接続を交互に行います。
製品通路の設計により、プレート表面の液体の均一な分配が保証され、蒸気相の圧力低下が最小限に抑えられます。簡単に開けられるプレート パッケージにより、表面検査、必要に応じて個々のプレートの交換、プレートの追加または削除による蒸発速度の調整が可能です。ユニットは、USDA 乳製品衛生基準を満たすようにカスタマイズできます。