蒸发器是冷干机主要的换热部件。压缩空气在蒸发器中被强制冷却，其中大部分水蒸气冷却而凝结成液态水排出机外，从而使压缩空气得到干燥。在蒸发器中进行的是空气与冷媒低压蒸汽之间的对流热质交换，通过节流装置后的低压冷媒液体，在蒸发器进而发生相变成为低压冷媒蒸汽，在相变过程中吸收周围热量，从而使压缩空气降温。
来自冷干机预冷器的压缩空气(已经被预先脱去了一部分水，但含水量还相当大)进入蒸发器后在壳程中运动，曲折前进过程中与蒸发器管程内的低温冷媒蒸汽进行对流热交换。管内冷媒液体吸热沸腾(通称蒸发)成冷媒蒸汽是相变过程，在冷媒液体完全相变成气体之前，蒸发压力保持不变，蒸发温度也保持不变，压缩空气在热交换过程中温度会越来越接近冷媒液体的蒸发温度。但由于受到冷干机结构限制蒸发器换热面积不可能无限增大，压缩空气与冷媒蒸气之间的传热温差总是存在的。因此压缩空气所能达到的冷却温度，在任何时间也不可能等于或低于蒸发温度。
废水蒸发器 针对化工有机废水高盐分高浓度等特点，基于蒸发浓缩结晶的原理。采用多效减压蒸发浓缩结晶有机废水，对浓缩液中的盐分进行分离后，通过集盐器进行回收，浓缩液进行干燥回收或焚烧处理，蒸发后的冷凝水一般通过后续的生化处理进行处理，可以实现废水排放的标准。
废水蒸发器为机械式蒸发器，其主要特点在于蒸汽压缩机。蒸汽压缩机通过机械式压缩，提高水蒸汽的压力和温度。根据风量和压缩要求选择不同类型的蒸汽压缩机，蒸汽压缩机的转速由变频器调节，可根据实际需求调整压缩机转速压缩机设有温度监控探头和振动探头，保证其长期正常运行。
蒸发器按操作压力分常压、加压和减压3种。按溶液在蒸发器中的运动状况分有：①循环型。沸腾溶液在加热室中多次通过加热表面，如中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式和强制循环式等。②单程型。沸腾溶液在加热室中一次通过加热表面，不作循环流动，即行排出浓缩液，如升膜式、降膜式、搅拌薄膜式和离心薄膜式等。③直接接触型。加热介质与溶液直接接触传热，如浸没燃烧式蒸发器。蒸发装置在操作过程中，要消耗大量加热蒸汽，为节省加热蒸汽，可采用多效蒸发装置和蒸汽再压缩蒸发器。蒸发器广泛用于化工、轻工等部门。
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溶液在一个降膜蒸发器里，通过物料循环泵在加热管内循环。初始蒸汽用新鲜蒸汽在管外给热，将溶液加热沸腾产生二次汽，产生的二次汽由涡轮增压风机吸入，经增压后，二次汽温度提高，作为加热热源进入加热室循环蒸发。正常启动后，涡轮压缩机将二次蒸汽吸入，经增压后变为加热蒸汽，就这样源源不断进行循环蒸发。蒸发出的水分最终变成冷凝水排出。
由于成本原因，单级离心压缩机和高压风机被普遍用于机械蒸汽再压缩系统。因此下述说明是针对此类设计。离心压缩机是体积控制机器，即无论吸入压力多大，体积流率几乎保持恒定。而质量流量的变化与 吸入压力成比例。
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