在石油化工装置中，为了提高传热效率，采用降膜蒸发器是一个解决办法。降膜蒸发器具有物料停留时间短、阻力降低、传热效率高、蒸汽利用率高、结垢少等优点，广泛用于化工、轻工、食品、制药等行业中。
降膜流动是一种两相流。管内液体在重力、离心力及剪切力的作用下，沿着管内壁下滑。液体薄膜沿着某种形式的固体壁面流动，同时液体薄膜由于受热蒸发变成蒸汽，此蒸汽即为二次蒸汽，在加热管内形成气液两相流动。
薄层流体在重力作用下沿倾斜或垂直壁面运动，在开始的一段距离内，运动是加速的，速度分布沿流动方向发展，和管流时一样，也可称这一段为进口段。经历这一段后，速度分布恒定，沿流动方向的流动特性不再变化。降膜流动是有自由面的运动，了解这种流体运动的主要困难在于，膜流动的许多特性又都和自由面有关，不能预先准确地确定自由面的位置，而由于自由面的存在，液膜内流动状态的基本类型可以概括为层流、波动层流、湍流及波动湍流等。
降膜蒸发器内的热传递过程可以简化为如图1的一个局部模型，图中阴影区域为降膜蒸发器内换热管壁的剖面示意图。热流体和冷流体分别流经换热管内外两侧壁面，并通过换热管壁实现热量的传递。
在换热管的外壁表面通蒸汽，而在换热管的内壁表面，进入降膜蒸发器的液体经过液体分布器的均匀分布，以厚度均匀的膜状形式沿着内壁表面流下。蒸汽与温度相对较低的换热管外壁在其界面处发生热传递，部分热量从热的蒸汽传递给壁面。
热传递的结果导致在管壁两侧发生不同的热现象：由于被加热，在换热管的内壁表面发生蒸发现象，而在换热管的外壁表面由于遇冷发生冷凝现象。
热量通过存在温差的固体管壁，从温度相对较高的换热管外壁经管壁传递给内壁。在内壁表面，热量通过管壁内表面与其上的膜状的均匀液体在界面处发生热传递，从而给内壁表面上的液体加热。
采用降膜式蒸发器能够明显提高装置的换热效率，而且减少了换热面积，相比其他换热器具有很大优势，但要让降膜蒸发器正常运行，需要合理设计液膜布膜器、控制液体流量和入口流速，保证管子均匀布膜。
布膜器是降膜蒸发器的关键元件，其作用是将溶液均匀分布到每根换热管内，使流体沿着管壁下流，通过壳程的热源加热，使溶剂部分蒸发。布膜器设置的不合理，可能造成换热管局部干壁、降低蒸发分离效率、增加能耗等系列问题。
进行布膜器设计时，首先要保证料液分布均匀，不易发生偏流现象；其次，要求其流体阻力小，不容易堵塞、结垢，便于清洗；再次，布膜器应结构简单、加工方便、安装要求低，以降低成本。由此可见布膜器在蒸发设备中的重要性，布膜器设计得好，会大大提高蒸发器的传热性能和蒸发效率，对工程投资和节能降耗都具有重要意义
对液体分布及成膜装置设计的基本要求是布膜均匀、操作弹性大、结构简单、制造和安装方便、操作稳定可靠，主要的要求如下：
(1）操作可行性：保持分布器各流道畅通，防止由于结垢、结晶、聚合、固化、沉淀、发泡、闪蒸、腐蚀等现象的产生而导致的严重后果，诸如飞溅、雾化、夹带、堵塞以致崩溃、倒塌等，从而维持液体的正常流动和均匀分布。
(2）分布均匀：足够的分布点密度，分布点分布的几何均匀性；各分布点间流量的均匀性。
(3）合适的操作弹性：液体分布器操作弹性定义为在满足各项基本要求的条件下，液体的最大和最小负荷之比。
(4）结构简单，造价低廉：合理的结构既可以增加液体分布的均匀性又可以节约设备投资。
大多数液体分布器结构都类似于孔口型，主要在盘、槽、管的底面（或侧面）开直孔、内斜孔或其他孔，开孔的尺寸和类型对于液体的均匀分布起着重要的作用，液体穿孔流量系数Cd是分布器设计过程的重要参数。
关于Cd的理论和研究，国内外有很多文献进行了论述，主要确认了影响Cd的因素是孔口的流动雷诺数Re以及孔口的结构和尺寸，可以根据研究的规律（见如下公式），选择合适的孔口结构和尺寸以及流速。孔口当量直径与孔口流动雷诺数关系公式为：
布膜器主要分为溢流型液体分布器、插件型液体分布器、多层筛板与降膜头组合式分布器，几种典型的布膜器类型如下:
此种类型的布膜器具体结构见图2。
该结构可以保证液体在单根换热管内布膜均匀，而不易保证液体均匀分配到所有换热管上，且流动阻力大，易阻塞，加工、安装要求高。一般用于处理清洁物料的小型降膜蒸发器。
此种类型的布膜器应用比较广泛，一般由初始分布装置和分布盘组成。初始分布装置往往是圆盘状的齿形分散盘或莲蓬型的喷头，作用是实现料液的初始分布。分布盘底部的筛板上按一定规律钻有筛孔，料液经过筛孔实现多点布料，达到均匀分布的目的。为了使料液分布更加均匀，可采用多层分布盘。此种布膜器可以保证液体比较均匀的到达管板上表面，但不易保证液体能够在每根换热管内均匀分布，成膜效果也一般。
螺旋成膜的布膜器是一种新型布膜器，可以解决传统布膜器存在的问题，同时，其结构简单，经济性也较好。
此种新型螺旋成膜的布膜器，借鉴了传统布膜器的一些优点，结构特点如下（见图3,4):
(1）上部设置一组液体分布盘，分布盘的层数可以根据具体工况确定。分布盘底部带有筛孔，筛孔与下面的换热管交错布置，使液体不直接落入换热管；若设置多层分布盘，则每层的分盘开孔也应交错布置。设置此分布盘的目的是为了使液体进入设备时，能够缓冲液体的冲击，并均匀的将液体分散在管板上。
(2）在分布盘的下面，管板的上表面，增加螺旋布膜头。此布膜器安装在每个换热管内，每个布膜头的侧向开有一定数量的槽，开槽的底部距离管板有一段距离，开槽的尺寸和结构，可以使液体沿切向流入换热管内，在换热管内呈现一种近似螺旋状下降均匀的液膜；同时，每个布膜头的开槽数量和尺寸相同，故液体进入每个布膜头的流量也相同。另外，为解决杂质堆积在上管板，可在边缘选择几个布膜头，开槽高度与管板上表面水平，这样可以保证上管板不积料。
(3）与传统的布膜器方案相比，新型螺旋成膜的布膜器具有成膜效果好、适合多种类型工艺介质（尤其适合粘度较大的介质）、结构简单、安装检修方便等优点，避免了降膜蒸发器发生干壁、蒸发分离效果差等现象，无论对优化设计还是节能降耗（降低加热蒸汽消耗）都有很大的意义，将会有较广泛的应用前景。
对于降膜蒸发器影响因素的研究，主要采用试验和模拟等方法来研究降膜蒸发器流动和传热情况以及分析影响因素。目前国内外文献中关于各参数的影响规律描述比较多，但很多观点并不一致，甚至没有定性结论，这主要与试验研究工况不同有关。说明降膜蒸发器性能的影响因素复杂，还需要深入研究。根据目前试验及文献的情况，降膜蒸发器的传热性能影响因素主要如下：
(1）进料量的大小。进料量的大小主要影响的是液膜形成的厚度。
(2）雷诺数影响。在雷诺数较大时，降膜蒸发器的传热系数随雷诺数数的增加而增大，这是由于液膜处于湍流状态，对流传热起决定作用。
(3）液体进料温度影响。液体进料温度越高，传热系数会越大，这是因为温度升高使液体的粘度降低，减弱了液膜的流动阻力与液膜的传热阻力，使液膜的传热系数增大。
(4）对于蒸发器蒸发面积来说，管壁厚度的影响大于管径的影响。增大管径和减小壁厚均可减小蒸发面积。
降膜蒸发器传热效率高，应用也越来越广泛，具有很大的发展前景。但对于关键部件-布膜器的结构与内部流体流动影响的研究，尚处于探索阶段。降膜蒸发器的传热过程涉及沸腾、蒸发，相对于无相变传热过程，理论研究难度大，一般是借助于试验进行研究，理论模拟与真实情况往往偏差较大，有待将理论、试验结果结合计算机模拟的流场分析进行深入研究。
