On parle d'évaporation flash lorsqu'il n'y a pas d'apport d'énergie dans l'évaporateur. L'alimentation, éventuellement surchauffée, subit une détente isenthalpe dans une vanne à l'entrée de l'évaporateur. La baisse de pression qui en résulte entraine:

• une vaporisation partielle du solvant, accompagnée d'un refroidissement de la solution
• la concentration de la solution.

La quantité de solvant évaporé est limitée par:

• la surchauffe de l'alimentation
• la chute de pression réalisée dans la vanne

Les proportions de concentrat (liquide) et d'évaporat (vapeur) et la composition du concentrat peuvent être déterminées par résolution des équations de bilan enthalpique et de bilan matière

Ci-contre le schéma de principe d'un évaporateur continu avec chauffage électrique (ex: maquette d'évaporation - cristallisation pilote pour TP de Génie chimique de la société Pilote Systèmes)

La puissance de chauffage apliquée détermine en grande partie le débit de vapeur émise par ébullition dans l'appareil. La concentration qui en résulte est d'autant plus importante que la puissance de chauffe appliquée est importante.

Equations de bilan matière global et en soluté:

A = B + V

A x_A = B x_B

Equations de bilan d'énergie:

A h_A + Φ_B = B h_B + V H_V + pertes

avec F_B = U I, flux fourni au bouilleur.

Rq: en simplifiant, on peut dire que le flux fourni au bouilleur sert d'une part à chauffer l'alimentation à la température du bouilleur, d'autre part à vaporiser le débit V, et enfin à compenser les pertes thermiques, soit:

Φ_B = A Cp (θ_B -θ_A ) + V Lv + pertes

avec Lv=H_V -h_B, chaleur latente de changement d'état dans les conditions opératoires de l'évaporateur, fonctions de la pression et de la température d'ébullition.

Ci-contre le schéma de principe d'un évaporateur continu avec chauffage à la vapeur.

Flux fourni au bouilleur: Φ_B = G (H_G-h_G),  avec:

• G débit de vapeur de chauffe
• H_G enthalpie massique de la vapeur de chauffe (kJ.kg^-1)
• h_G enthalpie massique des condensats (kJ.kg^-1).