通過加熱使溶液濃縮或從溶液中析出結晶的設備。一般溶液是含有不揮發性固體溶質的稀水溶液，將溶液加熱到沸騰，使部分溶劑汽化，即可提高溶液中溶質的濃度，如工業上制取燒堿、食鹽和糖都要用蒸發器來處理；另外，蒸發器也可用于溶劑的提純，如淡水的制取。蒸發器的熱源，主要是飽和蒸汽，也用煙道氣、火和太陽能等。
類型蒸發器按操作壓力分有常壓、加壓和減壓3種。按溶液在蒸發器中的運動狀況分有：①循環型：沸騰溶液在加熱室中多次通過加熱表面，如中央循環管式、懸筐式、外熱式、列文式和強制循環式等。②單程型：沸騰溶液在加熱室中一次通過加熱表面，不作循環流動，即行排出濃縮液，如升膜式、降膜式、升-降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等。③直接接觸型：加熱介質與溶液直接接觸進行傳熱，如浸沒燃燒式蒸發器。
中央循環管式蒸發器由加熱室、蒸發室和分離室3部分組成（圖1）。加熱室實際上是個換熱器，管內的溶液被管間的蒸汽（加熱蒸汽，也稱一次蒸汽或新鮮蒸汽）加熱，達到沸騰，上升進入蒸發室。溶液壓力降低，溶劑大量汽化，形成蒸汽（稱為二次蒸汽）。未汽化的溶液進入大直徑的中央循環管下行，由于它與周圍小直徑加熱管中的汽液兩相流之間存在著密度差，形成了定向的循環流動，從而又轉入周圍加熱管中被加熱蒸發，濃縮液由底部卸料閥排出。蒸發室具有一定的高度（稱為分離空間），以使蒸汽中的大液滴自然降落，進行初步分離，分離空間一般取800毫米左右。經初步分離的二次蒸汽，進入分離室，以進一步分離細液滴，減少機械夾帶損失。在蒸發過程中，應注意到：①在加熱室中，溶液的沸點隨著溶液濃度的增加而升高，且隨所處位置高度的不同而有差異，該位置以上的液柱越高，則靜壓越大，沸點越高。這樣，加熱蒸汽與溶液之間的有效溫差就越小。②為了保持較高的傳熱系數，溶液側的管壁要力求潔凈、不結污垢和定期清洗；在管外側的加熱蒸汽空間，特別是在某些死角，應設有不凝性氣體的排放口，以免該氣體積聚而影響傳熱。這種蒸發器又稱為標準式蒸發器。它的特點是因改善了溶液的循環，而提高了傳熱效率，并可減少結垢，且結構簡單、制造方便。這種蒸發器常用于制糖工業中。
懸筐式蒸發器這種蒸發器的加熱室是一個獨立的筐式構件，可懸掛（或支托）在蒸發器器壁上，故名為“懸筐”。懸筐式蒸發器也是一種常用的循環型蒸發器，其加熱室中僅有立式列管束而無中心管，利用加熱室與器壁之間的環形截面空間作為溶液的循環回路。由于環隙流道的截面積較大，溶液的循環較好，傳熱效率較高；且加熱室的一端可自由膨脹，避免了管子與管板之間的溫差應力。由于加熱室易于更換，懸筐式蒸發器常用于燒堿工業中。
外熱式蒸發器這種蒸發器加熱室置于蒸發室之外。這樣，不僅可降低整個蒸發器的高度，且便于清洗和更換。它的加熱管束較長，一般在5米以上，且循環管又不受熱，管中全為液相，故循環速度也較大，傳熱效率較高，晶粒不易結垢。但加熱管束的上部易被磨損和堵塞。
列文式蒸發器它的原理是在20世紀50年代由蘇聯P.E.列文提出的。他把加熱室降低，并在加熱室與蒸發室之間設置支撐段和穩流段，因而能在高液位下操作（圖2）。這樣在加熱室建立了相當的液位靜壓，以提高溶液的沸點，使溶液在加熱室中只加熱升溫而不沸騰（控制其溫度約低于沸點2～3℃），因而也就不會有晶粒析出。當溶液上行時，經支撐段和穩流段到蒸發室，壓力降低，沸點也降低，即行沸騰蒸發，晶粒析出，這樣就避免了在加熱管壁上結垢。因為溶液循環速度高達2米／秒以上，故須在加熱室上方出口處設置穩流段，以使液流分散，避免發生"水擊"。列文式蒸發器主要用以蒸發有晶粒析出的溶液。
強制循環式蒸發器這是一種用泵強制溶液作循環流動的蒸發器（圖3）。循環泵多數外置，但也有內置的。在循環泵外置的加熱室中，溶液是自下而上流動的；而在循環泵內置的加熱室中，溶液是自上而下流動，然后穿過加熱室與器壁之間的環隙向上，經泵后面的導向隔板，引入循環泵，向下循環流動。在加熱管束的下方，也有導向隔板，以使液流均勻和減少阻力。采用強制循環的目的是：①強化傳熱。用于小溫差條件下的蒸發，溶液沸點高出3～5℃的低位能蒸汽也可利用；而自然循環的蒸發溫差，一般都在7～10℃以上。②減少結垢。溶液在3米／秒左右的高速下，其中小晶粒難以沉積，且在加熱管中溶液實際上并不沸騰，故小晶粒也不會長大。
升膜式蒸發器這種蒸發器加熱室內有許多垂直長管組成的管束（圖4）。常用的加熱管直徑內25～50毫米，管長和管徑之比約為100～150。溶液經預熱后在加熱室的下部引入，在管內上行的過程中，被管間的蒸汽加熱，迅速沸騰汽化，形成大量的汽泡，汽泡帶著溶液上升，在管壁形成高速流動的液膜。為了能有效地成膜，上升蒸汽的速度應維持在一定值以上，如常壓下適宜的出口汽速一般為20～50米／秒，減壓下的汽速將更高。帶有大量液沫的汽流，進入蒸發室，分出的濃縮液與從分離室中分出的液滴相混，作為產品由下端排出。升膜式蒸發器的特點是：傳熱系數大，傳熱效率高，在加熱面上的停留時間短，適合于中等粘度和濃度的、有起泡傾向的、熱敏性溶液的蒸發；但對于太濃的、在沸騰區將有結晶析出的溶液，則不適宜。
降膜式蒸發器這種蒸發器加熱管的上端，裝有帶螺旋線溝槽的液體分布器（圖5）。溶液由上部加入，經分布器的溝槽作螺旋線運動而散布于管壁，形成液膜，借重力下流并受熱蒸發。由于蒸發室內的壓力低于加熱室，在加熱管中的蒸汽也就受到蒸發室的抽吸而向下流動（與液膜同向），并使之加速。溶液在加熱管中的停留時間同升膜式的差不多，這種蒸發器的用途也與升膜式相似。
升－降膜式蒸發器這種蒸發器將升膜和降膜組裝在一個外殼中。預熱后的溶液先經升膜加熱室上升，然后由降膜加熱室下降，后在分離室中與二次蒸汽分離即得濃縮液。這種蒸發器大多用于在操作過程中溶液的粘度變化較大，溶液中水分蒸發量不大和廠房高度有一定限制的場合。
攪拌薄膜式蒸發器這種蒸發器帶有機械攪拌掃膜裝置。機械攪拌掃膜裝置是個轉子，由轉軸和槳葉構成，工作時槳葉能把溶液涂布在傳熱面上呈薄膜狀，由于轉子是轉動的，薄膜就被頻頻更新而強化傳熱。槳葉有很多形式，如平板、螺旋片和圓柱形等；槳葉在轉子上的位置，可以是固定的，也可以是浮動的；轉子與筒殼之間的徑向間隙，也有固定、可調和自平衡零間隙之分，以適應不同粘度溶液的需要。料液由蒸發器上部沿切線方向加入，在重力和旋轉槳葉刮帶下，溶液在筒殼內壁形成旋轉下降的薄膜，并不斷受熱蒸發而下降，在底部得到濃縮液。攪拌薄膜式蒸發器主要用來處理熱敏性的、高粘度的、有起泡和結垢傾向的溶液。
離心薄膜式蒸發器這是一種將"離心分離"和"薄膜蒸發"兩過程于一體的高效蒸發器（圖6）。它利用高速轉鼓的離心力，使溶液在傳熱面上形成極薄的、連續的、高速流動的液體膜層，因而具有很高的傳熱系數，能夠快速蒸發和高效分離其二次蒸汽。它的基本構件是外殼、轉鼓和傳動裝置。其中轉鼓是個回轉殼，殼內裝有離心薄膜式蒸發器的核心元件──錐形碟，它起傳熱和分離的作用。錐形碟中空，內走加熱蒸汽，若干個錐形碟疊置于轉鼓內，碟間空間走溶液。當轉鼓高速回轉時，溶液借離心力的作用而依附和分布于錐形碟的下表面呈液膜狀，在此受熱蒸發汽化，又在離心力的作用下進行汽液分離。同時，在錐形碟的空腔內，進行一次蒸汽的冷凝和凝液的離心分離。因此在錐形碟下錐板的內外兩側，都是相變傳熱，它們的給熱系數都很大，故傳熱系數也很大。由于轉鼓的高速轉動，傳熱面上的液膜層極薄，僅為0.05～0.1毫米；膜以高速流動，溶液在傳熱面上的停留時間極短，通常不超過1秒。所以這種蒸發器宜于處理高熱敏性的溶液，尤其適于食品和藥物的精制濃縮。
浸沒燃燒式蒸發器這是一種傳熱介質與被處理的溶液直接接觸進行傳熱的一種直接接觸型蒸發器（圖7）。燃料（如煤氣或油）與空氣混合后，在浸沒于溶液中的燃燒室內燃燒，產生的高溫火焰和煙氣通過燃燒室下部的噴嘴，直接噴入所處理的溶液中，鼓泡向上穿過液層，使其中部分溶劑迅速汽化。產生的蒸汽與燃燒氣一同從蒸發器的上部出口管排出。這種蒸發器結構簡單，沒有固定的傳熱面，特別適用于易結晶、結垢和腐蝕性溶液的蒸發，其傳熱效果好，熱利用率高；但對于不允許被煙氣污染的溶液，則不宜用這種蒸發器。它已被廣泛地用在廢酸、硫酸銨溶液的蒸發，砷酸、鹽酸或粘土泥漿和處理。
節省加熱蒸汽的措施蒸發裝置在操作過程中，需要消耗大量的加熱蒸汽，為了節省加熱蒸汽，可采用多效蒸發裝置和蒸汽再壓縮蒸發器。
多效蒸發裝置把若干個蒸發器串聯起來，成為一個多級蒸發裝置的體系，由前一級蒸發器的蒸發室出來的二次蒸汽，進入后一級蒸發器的加熱室，作為一次蒸汽用。在這樣的系統中，每一級蒸發器，即構成一個“效”，例如三效蒸發器，就是串聯了三個蒸發器的三級蒸發裝置體系，在這樣的體系中，各級蒸發壓力是不等的，由前到后，壓力越來越低（真空越來越高），相應地蒸發溫度也越來越低。由于各效（除末效以外）所產生的二次蒸汽都作為下一效的加熱蒸汽之用，這就提高了蒸汽的利用率。根據經驗，蒸發1千克水所需少新鮮蒸汽量（千克）為：單效1.1，兩效0.57，三效0.4，四效0.3，五效0.27。實際上，多效蒸發裝置所使用的效數不能太多，這是受有效總溫差的限制。對于電解質溶液如燒堿水溶液，由于沸點升高較大，通常為二至三效；對于非電解質溶液如糖的水溶液，所用的效數可為四至六效。
蒸汽再壓縮蒸發器將蒸發室出來的二次蒸汽，經機械壓縮機（如透平壓縮機）或噴射泵，提高了壓力和相應的飽和溫度后，再進入該蒸發器的加熱室，作為一次蒸汽使用，這樣來提高蒸汽利用率。它適用于沸點升距不大的溶液的濃縮場合。
發展趨勢由于蒸發器本身實質上就是一種換熱器，隨著換熱器的發展，對蒸發器的研究也取得了一定的進展，主要是：①出現了一些新的加熱室結構，如出現了處理各種對高溫非常敏感物料的板式蒸發器；實驗研究了一種板翅式蒸發器；提出了一種具有內外翅片加熱管的蒸發器；開發了一種特別適用于濃縮糖漿的同軸管式蒸發器等。②增強原有換熱面積上的傳熱性能，研究和試制在蒸發器的銅管上覆蓋一層多孔性的銅纖維狀的表面覆蓋物，形成一種高熱流管式蒸發器。③為了解決耐蝕和高溫的特殊條件問題，在鹽酸生產裝置中，出現一種用高SiO2含量的硼硅玻璃制造的循環型蒸發器；為了耐高溫，提出一種金屬－陶瓷材料的蒸發元件，可用于金屬噴鍍時的真空裝置中。④在節能和使用新能源方面，不僅是基于熱泵的原理提出的蒸汽再壓縮式蒸發器得到推廣應用，而且在20世紀70年代出現了一種高效率的太陽能蒸發器。⑤在蒸發器內的積垢的抑制和預防方面，不少學者做了一些研究工作，提出在溶液中加入晶種、添加多磷酸鹽混合物和進行超聲波處理等。
