第三节 升膜式、降膜式浓缩设备
一,升膜式 浓缩设备
? 1,组成：
– 加热室 ——多根
垂直管束
– 蒸发分离室
– 循环管等
? 属于自然循环式
的一种
? 2．主要特点：
– 液体沿管壁成膜状流动，连续传热蒸发，传热效率
较高
– 液体在浓缩器停留时间较短，约几秒至几十秒 (10—
20s)
– 传热率良好，适合于果汁及乳制品生产
– 占地面积小
– 适用浓缩热敏、易起泡和粘度低的液料
? 缺点：
– 一次浓缩比不大
– 操作时进料量需要很好控制，进料过多不易成膜，
过少则易断膜干壁，影响产品质量
3．原理
? 工作时料液自加热室底部进入加热管内
? 加热蒸汽在管束间流过, 传热及冷凝,
将热量传给管内料液, 料液被加热 沸腾,
在加热管中部开始沸腾迅速汽化
? 产生二次蒸汽及料液, 在管内高速上升
– 常压下, 管的出口处二次蒸汽速度为 20－ 50
米 /秒
– 减压真空状态下, 可达 100 － 160来 /秒
? 浓液被高速上升 二次蒸汽所带动, 沿管
内壁成膜状上升并不断被加热蒸发
? 这 样料液从加热器底部至管子顶部出口处，逐
渐被浓缩
? 并以较高速度进入蒸发分离 室,在离心力作用
下 汽液分离，二 次蒸汽从分离 室 顶部排出
? 浓缩液一部分通过循环管，再进入加热器体底
部继续 与新进入的料液混合后 浓缩,再度受热
蒸发，如此往复循环，由出料泵抽出
? 另一部分达到浓度的 浓缩液，从 分离 室底部放
出
?
? 非循环型，
即经一次
浓缩后，
达到成品
浓度而排
出
? 4,操作：
– 控制好进料液量，一般经过一次浓缩蒸发水
份量不大于进料量的 80％
– 进液量过多，加热蒸汽不足，管下部积液过
多，会形成液柱上升而不能形成簿膜，失去
液膜蒸发的特点，使传热效果大大降低
– 进液过少，会发生管壁结焦现象
– 料液最好预热到接近沸点状态进入加热器体，
这样增加液膜在管内的比例，提高沸腾和传
热系数
? 5,相关参数：
加热器体管子直径 = φ30～ φ50mm
–管长与管径之比 = 100～ 150。长管式
管长 6～ 8米，短管式 3～ 4米
–传热系数 1744.5(w/m2·k)
? 6,主要优点：
–设备占地面积少
–传热效率高
–受热时间短，在加热管中停留时间约
10一 20秒，减少了热敏性料液分解的
危险
–料液在管内速度较高，适用于易起泡
沫的料液，还能防止结垢形成及粘性料液沉淀
–加热器体般安装于蒸发分离室外侧，便于检修
–但管子较长清洗较不方便
? 7,双效升膜式浓缩装置
–连续操作，节约加热蒸汽与冷却水等
二、降膜式浓缩设备
? 1,组成：
– 加热室 ——多根垂直管束
– 蒸发分离室
– 循环管等
? 与升膜式一样属于自然循环式液膜式浓缩设备，
构造与升膜式相似
? 主要区别：料液由加热器体顶部加入，液体在
重力作用下，沿管内劈成液膜状向下流动，由
于向下加速，克服加速压头比升膜式小，沸点
升高也小，加热蒸汽与料液温差大，传热效果
较好
?单程降膜蒸发器
2．原理
? 料液经二次蒸汽预热后, 由加热管束顶部, 通
过均分器, 在重力作用下, 沿加热管内壁成膜
状下降, 蒸汽从管外通过, 间接对料液加热
? 产生汽液混合物进入分离室进行分离, 二次蒸
汽由顶部排出, 浓缩液从底部卸出
? 该蒸发器是连续作业, 料液通过加热管后, 即
达浓缩要求, 故加热管需有足够长度
? 均分器使料液均布于各加热管, 其作用对传热
效果影响较大
? 使用降膜蒸发器时, 料液需要一定流量, 若流
量小则料液呈线状下流, 不仅传热系数降低,
且增加污垢
3．主要特点
? 利用液膜重力作用降膜，能蒸发粘
度较大料液，受热时间短，适于热
敏性强的物料
? 料液在加热管内的沸点均匀, 故有
效温差较大, 传热效果好, 与盘管
式蒸发器相比可节约蒸汽 60%
? 蒸发管较长，料液沸腾时所生成泡
沫易在管壁上受热破裂，因此适于
蒸发易生泡沫的物料
? 清洗方便
? 适 合 于浓度较大，不易结晶、结垢
的 果汁及乳制品 物料 生产
? 但 料 液均匀分布于管内较困难
4．分布 器
? 为使 料液 能均匀分布于各加热管，沿管内壁流
下，在管的顶部或管内安装降膜分布器
? 其型式有：
– 导流管 ——带有螺旋形沟槽的圆柱体
– 导流管 ——导流管下部是圆锥体，圆锥体底部内凹，
以免沿锥体面流下的液体再向中央聚集
– 分布器 ——依靠齿缝使液体沿加热管内壁成液膜状
流下
– 分配板 ——为一个多孔板，其孔的位置，正好交错
于加热器列管之间
? 降膜式分布器对提供传热效果有很大作
用, 但增加清洗管子的困难
? 降膜式的料液经蒸发后，流下液体基本
达到所需的浓度，因此，管子要有足够
的长度，才能保证传热效果
? 料液受热时间短，有利于食品营养保护
? 蒸发时以薄膜进行，故可避免泡沫形成，
清洗也较方便
5．操作
? 蒸发量为 1200公斤／小时的双效降膜式
浓缩器
? 包括：
– 物料预热杀菌
– 带有回收利用二次蒸汽的蒸汽喷射式热压泵
– 真空形成采用两级蒸汽喷射和低位混合式冷
凝器
? 牛奶先经 80米长的预热盘管，逐级预热达 95一
98℃,进入保温管内，料液流速 1.1米 /秒降至
0.1米 /秒，时间约 24秒，在此阶段完成料液的
预热杀菌
? 接着料液进入一效浓缩器顶部分配盘 (盘上有分
布均匀 φ4.5毫米孔，对准相邻三相加热管 )，均
匀分配于 35根，外径 φ40 × 2毫米、长 5米 (L/d
＝ 138)不锈钢加热管内，沿管壁呈膜状下降浓
缩
? 产生二次蒸汽与料液由底部进入离心式分离室
? 一效加热温度为 83—85℃,管内蒸发温度为 70
一 72 ℃,由一效出来料液浓度约 24％ (干物质 )，
然后由中间离心式物料泵送入二效浓缩器，它
的加热管 19根，长度及直径同一效，加热温度
为 70一 72 ℃,管内蒸发温度为 45—50 ℃,由
二效出来料浓浓度为 48％ (干物质 )
? 使用蒸汽压力 8.5大气压，蒸汽消耗量为 500公
斤 /小时，冷却水耗量 12米 3/小时（ 20 ℃ ），电
机总功率 11千瓦，其总传热系数：一效为
1651.6瓦／米 2 ·开，三效为 930.4瓦／米 2·开
6．相关参数
? （ 一 ） 重力式单效降膜式蒸发器 (瑞士 )主要技
术参数：
? 物料受热时间 ＜ 2min
? 蒸发量 800kg/h
? 加热温度 68℃
? 蒸发温度 50℃
? 蒸汽耗量 465kg/h,包括杀菌用汽
? 使用蒸汽压力 882kPa
? 冷却水耗量 15m3/h
? 冷却水进水温度 22℃
? 安装尺寸 (长 × 宽 × 高 ) 3.5m× 3m× 7.2m
? 电机总功率 10.4kW
（二）双效降膜式蒸发器
? 内蒙古伊利集团青山乳业公司 (丹麦 )
? 包括：
– 物料预热杀菌
– 带有回收利用二次蒸汽的蒸汽喷射式热压泵
– 真空形成采用两级蒸汽喷射和低位混合式冷
凝器
? 蒸发量 1200kg/h
? 进料量 1600kg/h
? 出料浓度 (干物质 ％ )
– 一效 24％
– 二效 48％
? 物料预热杀菌温度 15—74℃, 74—
98℃ (95—98℃ )
? 一效加热温度 83—85℃
? 二效加热温度 70一 72℃
? 管内蒸发温度
– 一效 70—72℃
– 二效 45—50℃
? 使用蒸汽压力 86l—912kPa（ 8.5atm）
? 蒸汽消耗量 500kg／ h
? 冷却水耗量 9—12m3／ h
? 电机总功率 11KW
? 传热系数
– 一效 1651KW/（ m2·K)
– 二效 930KW/（ m2·K)
一,升膜式 浓缩设备
? 1,组成：
– 加热室 ——多根
垂直管束
– 蒸发分离室
– 循环管等
? 属于自然循环式
的一种
? 2．主要特点：
– 液体沿管壁成膜状流动，连续传热蒸发，传热效率
较高
– 液体在浓缩器停留时间较短，约几秒至几十秒 (10—
20s)
– 传热率良好，适合于果汁及乳制品生产
– 占地面积小
– 适用浓缩热敏、易起泡和粘度低的液料
? 缺点：
– 一次浓缩比不大
– 操作时进料量需要很好控制，进料过多不易成膜，
过少则易断膜干壁，影响产品质量
3．原理
? 工作时料液自加热室底部进入加热管内
? 加热蒸汽在管束间流过, 传热及冷凝,
将热量传给管内料液, 料液被加热 沸腾,
在加热管中部开始沸腾迅速汽化
? 产生二次蒸汽及料液, 在管内高速上升
– 常压下, 管的出口处二次蒸汽速度为 20－ 50
米 /秒
– 减压真空状态下, 可达 100 － 160来 /秒
? 浓液被高速上升 二次蒸汽所带动, 沿管
内壁成膜状上升并不断被加热蒸发
? 这 样料液从加热器底部至管子顶部出口处，逐
渐被浓缩
? 并以较高速度进入蒸发分离 室,在离心力作用
下 汽液分离，二 次蒸汽从分离 室 顶部排出
? 浓缩液一部分通过循环管，再进入加热器体底
部继续 与新进入的料液混合后 浓缩,再度受热
蒸发，如此往复循环，由出料泵抽出
? 另一部分达到浓度的 浓缩液，从 分离 室底部放
出
?
? 非循环型，
即经一次
浓缩后，
达到成品
浓度而排
出
? 4,操作：
– 控制好进料液量，一般经过一次浓缩蒸发水
份量不大于进料量的 80％
– 进液量过多，加热蒸汽不足，管下部积液过
多，会形成液柱上升而不能形成簿膜，失去
液膜蒸发的特点，使传热效果大大降低
– 进液过少，会发生管壁结焦现象
– 料液最好预热到接近沸点状态进入加热器体，
这样增加液膜在管内的比例，提高沸腾和传
热系数
? 5,相关参数：
加热器体管子直径 = φ30～ φ50mm
–管长与管径之比 = 100～ 150。长管式
管长 6～ 8米，短管式 3～ 4米
–传热系数 1744.5(w/m2·k)
? 6,主要优点：
–设备占地面积少
–传热效率高
–受热时间短，在加热管中停留时间约
10一 20秒，减少了热敏性料液分解的
危险
–料液在管内速度较高，适用于易起泡
沫的料液，还能防止结垢形成及粘性料液沉淀
–加热器体般安装于蒸发分离室外侧，便于检修
–但管子较长清洗较不方便
? 7,双效升膜式浓缩装置
–连续操作，节约加热蒸汽与冷却水等
二、降膜式浓缩设备
? 1,组成：
– 加热室 ——多根垂直管束
– 蒸发分离室
– 循环管等
? 与升膜式一样属于自然循环式液膜式浓缩设备，
构造与升膜式相似
? 主要区别：料液由加热器体顶部加入，液体在
重力作用下，沿管内劈成液膜状向下流动，由
于向下加速，克服加速压头比升膜式小，沸点
升高也小，加热蒸汽与料液温差大，传热效果
较好
?单程降膜蒸发器
2．原理
? 料液经二次蒸汽预热后, 由加热管束顶部, 通
过均分器, 在重力作用下, 沿加热管内壁成膜
状下降, 蒸汽从管外通过, 间接对料液加热
? 产生汽液混合物进入分离室进行分离, 二次蒸
汽由顶部排出, 浓缩液从底部卸出
? 该蒸发器是连续作业, 料液通过加热管后, 即
达浓缩要求, 故加热管需有足够长度
? 均分器使料液均布于各加热管, 其作用对传热
效果影响较大
? 使用降膜蒸发器时, 料液需要一定流量, 若流
量小则料液呈线状下流, 不仅传热系数降低,
且增加污垢
3．主要特点
? 利用液膜重力作用降膜，能蒸发粘
度较大料液，受热时间短，适于热
敏性强的物料
? 料液在加热管内的沸点均匀, 故有
效温差较大, 传热效果好, 与盘管
式蒸发器相比可节约蒸汽 60%
? 蒸发管较长，料液沸腾时所生成泡
沫易在管壁上受热破裂，因此适于
蒸发易生泡沫的物料
? 清洗方便
? 适 合 于浓度较大，不易结晶、结垢
的 果汁及乳制品 物料 生产
? 但 料 液均匀分布于管内较困难
4．分布 器
? 为使 料液 能均匀分布于各加热管，沿管内壁流
下，在管的顶部或管内安装降膜分布器
? 其型式有：
– 导流管 ——带有螺旋形沟槽的圆柱体
– 导流管 ——导流管下部是圆锥体，圆锥体底部内凹，
以免沿锥体面流下的液体再向中央聚集
– 分布器 ——依靠齿缝使液体沿加热管内壁成液膜状
流下
– 分配板 ——为一个多孔板，其孔的位置，正好交错
于加热器列管之间
? 降膜式分布器对提供传热效果有很大作
用, 但增加清洗管子的困难
? 降膜式的料液经蒸发后，流下液体基本
达到所需的浓度，因此，管子要有足够
的长度，才能保证传热效果
? 料液受热时间短，有利于食品营养保护
? 蒸发时以薄膜进行，故可避免泡沫形成，
清洗也较方便
5．操作
? 蒸发量为 1200公斤／小时的双效降膜式
浓缩器
? 包括：
– 物料预热杀菌
– 带有回收利用二次蒸汽的蒸汽喷射式热压泵
– 真空形成采用两级蒸汽喷射和低位混合式冷
凝器
? 牛奶先经 80米长的预热盘管，逐级预热达 95一
98℃,进入保温管内，料液流速 1.1米 /秒降至
0.1米 /秒，时间约 24秒，在此阶段完成料液的
预热杀菌
? 接着料液进入一效浓缩器顶部分配盘 (盘上有分
布均匀 φ4.5毫米孔，对准相邻三相加热管 )，均
匀分配于 35根，外径 φ40 × 2毫米、长 5米 (L/d
＝ 138)不锈钢加热管内，沿管壁呈膜状下降浓
缩
? 产生二次蒸汽与料液由底部进入离心式分离室
? 一效加热温度为 83—85℃,管内蒸发温度为 70
一 72 ℃,由一效出来料液浓度约 24％ (干物质 )，
然后由中间离心式物料泵送入二效浓缩器，它
的加热管 19根，长度及直径同一效，加热温度
为 70一 72 ℃,管内蒸发温度为 45—50 ℃,由
二效出来料浓浓度为 48％ (干物质 )
? 使用蒸汽压力 8.5大气压，蒸汽消耗量为 500公
斤 /小时，冷却水耗量 12米 3/小时（ 20 ℃ ），电
机总功率 11千瓦，其总传热系数：一效为
1651.6瓦／米 2 ·开，三效为 930.4瓦／米 2·开
6．相关参数
? （ 一 ） 重力式单效降膜式蒸发器 (瑞士 )主要技
术参数：
? 物料受热时间 ＜ 2min
? 蒸发量 800kg/h
? 加热温度 68℃
? 蒸发温度 50℃
? 蒸汽耗量 465kg/h,包括杀菌用汽
? 使用蒸汽压力 882kPa
? 冷却水耗量 15m3/h
? 冷却水进水温度 22℃
? 安装尺寸 (长 × 宽 × 高 ) 3.5m× 3m× 7.2m
? 电机总功率 10.4kW
（二）双效降膜式蒸发器
? 内蒙古伊利集团青山乳业公司 (丹麦 )
? 包括：
– 物料预热杀菌
– 带有回收利用二次蒸汽的蒸汽喷射式热压泵
– 真空形成采用两级蒸汽喷射和低位混合式冷
凝器
? 蒸发量 1200kg/h
? 进料量 1600kg/h
? 出料浓度 (干物质 ％ )
– 一效 24％
– 二效 48％
? 物料预热杀菌温度 15—74℃, 74—
98℃ (95—98℃ )
? 一效加热温度 83—85℃
? 二效加热温度 70一 72℃
? 管内蒸发温度
– 一效 70—72℃
– 二效 45—50℃
? 使用蒸汽压力 86l—912kPa（ 8.5atm）
? 蒸汽消耗量 500kg／ h
? 冷却水耗量 9—12m3／ h
? 电机总功率 11KW
? 传热系数
– 一效 1651KW/（ m2·K)
– 二效 930KW/（ m2·K)
