一种降膜式蒸发器研究思路

一种降膜式蒸发器研究思路

何鹏伍尚乐

广东中科天元新能源科技有限公司

摘要：本文从降膜器的发展现状出发，提出一种新型的建模降膜式蒸发器：研究背景、结构、发明目的、图纸说明以及具体实施方式。

关键词：降膜器；研究；新型

一、降膜式蒸发器的研究现状

1.1降膜器的适用范围

降膜蒸发器作为一种高效的蒸发设备以其特有的优点，在化工、轻工、冶金、化纤、食品加工、医药及海水淡化等工业部门得到广泛应用。液体分布装置的作用是使料液均匀的分布到每根降液管中，并沿降液管周边均匀布膜，它的结构是否合理，相应液体分布是否均匀，将直接影响蒸发器的成膜效果、液膜稳定性、传热效率，进而关系到蒸发器的生产能力、产品质量及设备寿命。随着降膜蒸发器的大型化和应用的日益广泛，设计出结构简单、布膜均匀、加工方便、操作稳定可靠的液体分布装置显得十分重要。

1.2降膜器的研究现状

目前所用降膜蒸发器工质主要为水、氨水以及少数制冷剂，工质较为单一。对于降膜蒸发器的研究，多集中于采用试验和模拟方法研究降膜蒸发器流动和传热情况以及影响因素情况。国内外文献中关于各参数的影响规律描述众多，但有些观点并不统一且大多数结论并不全面，甚至未能给出定性结论。这与所进行的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，无论在流动还是传热上都仍需要深入研究。M.Feddaoui通过建立湍流模型，得到提高工质入口温度会加大温降，在液体温度较高时，浮力特性显著，流体局部层化，从而破坏传热。在结构创新方面，WilsonM.S等发明一种降膜蒸发液膜促进器。应用强化管是水平管降膜蒸发强化传热的一个主要方法，目前有研究者在做各种强化管对降膜蒸发器传热影响的研究，得到一定的研究成果。

二、新型的降膜式蒸发器

2.1研究背景

降膜蒸发器中，通常通过溢流的方式将待浓缩液分布于换热管中，经常会出现分布不均匀的现象，导致换热管内成膜效果差，严重时甚至出现“干壁”现象，从而影响蒸发效果，尤其当负荷发生变化时，分料的不均匀现象更加明显。

2.2降膜蒸发器结构

本实用新型公开了一种降膜式蒸发器，属于蒸发器设备技术领域。改蒸发器包括壳体、上管板、下管板、换热器、输入管，上管板和下管板分别安装于壳体内的上不和下部，上管板和下管板分别安装于壳体内的上部和下部，换热管一端笃定与上管板上，另一端墩顶与下管板上；还包括上分布板、下分布板，，上管板上方由上而下依次设有上分布板、下分布板，将上管板以上腔体分割为容纳腔、上分布腔和下分布腔；输入管开口于容纳腔内，上分布板上设有连通容纳腔和上分布腔的分布孔，所述下分布板上设有连通上分布腔和下分布腔的导流管、通过两层的分布器多次分配，能够将待浓缩液均匀的分布到每根换热管中，提高待浓缩液在换热管内的成膜效果，具有换热效率高、液体循环量低、不易结垢的优点。

2.3发明新型降膜式蒸发器的目的

本实用新型的目的在于克服现有降膜式蒸发器的分布器液体分布不均匀的缺点，提供一种降膜式蒸发器的液体双层分布器，该分布器能保证液体分布均匀，使液体在换热管内更好的形成膜状，并能有效降低液体的循环量，从而实现蒸发效率的提高。

2.4新型降膜图纸

附图说明：左上为图1，右上为图2，左下为图3，右下为图4

附图1为本实用新型结构示意图。其中，1-壳体、2-上分布器、3-下分布器、4-支撑板、5-导流管、6-定位螺栓、7-升汽管、8-上管板、9-下管板、10-换热管。

附图2为下分布器的导流管与换热管的位置关系示意图。

附图3、4为上分布器的圆孔与下分布器的导流管的位置关系示意图。

2.5具体实施方式：

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细描述，但本实用新型的实施方式不限于此。实施例如下：

如附图1所示，包括壳体1、上管板2、下管板3、换热管4、输入管5，所述上管板2和下管板3分别安装于壳体1内的上部和下部，所述上管板4一端固定于上管板2上，另一端固定于下管板3上；还包括上分布板6和下分部板7，将上管板2以上上腔体分割为容纳腔、上分布腔和下分布腔；所述输入管5开口于容纳腔内，所述上分布板6上设有连通容纳腔和上分布腔的分布孔61，所述下分布板7上设有连通上分布腔和下分布腔的导流管71，如图2所示。所述下分布板7通过螺栓固定在壳体1上，同时输入管5焊接固定，还通过支撑板72支撑于上管板2上。所述上分布板6通过定位螺栓62固定于下分布板7上，同时也于输入管5焊接固定，提高该设备的稳固性。

所述导流管71位于上分布腔中的导流入口位置高于下分布板7的上表面。该导流管71以三个为一组，以导流入口中心为端点形成正三角形，所述分布孔61的孔心与该正多边形的形心位于同一竖直轴线上，如图3所示，切该分布孔61也是按照正三角形排列。通过上述设置，能够使每一个导流管71与其周围任意两个导流管就能形成正三角形，让每一个分布孔为三个导流管供液，也让每一个导流管能够接受三个分布孔的供液，达到更好的平均分布待浓缩液的效果。

并且上述以导流口入口中心为端点形成的正三角形形心与导流口边缘之间的距离1大于分布孔61的半径r，如图3所示。所述换热管4以三个为一组，以其管心为端点形成正三角形。该导流管71位于下分布腔中的导流出口与该正多边形的形心位于同一竖直线上，如图4所示。通过上述设置，能够使每一个换热管与其周围任意两个换热管就能形成正三角形，让每一个导流管为三个换热管供液，也让每一个换热管受到三个导流管的供液，达到更好的平均分布待浓缩液的效果。并且上述以换热管管心为端点形成的正三角形形心与该换热管边缘之间的距离L小于导流管71导流出口的半径R，如图4所示

结语

降膜蒸发器性能优越，应用广泛，有很好的发展前景。但相对于其内部流动和传热的复杂性，现有的研究远远不够，需要更加深入。一种新型的降膜式蒸发器是众多研究中的闪亮一点。

参考文献

[1]朱玉峰.竖管降膜蒸发器分布器的实验研究[J].河北科技大学学报.2010(03)

[2]张猛,周帼彦,朱冬生.降膜蒸发器的研究进展[J].流体机械.2012(06)

[3]朱玉峰,彭宝成.大型竖管降膜蒸发器液体分布装置的研究[J].轻工机械.2003(04)

[4]杜亮坡,孙会朋,张继军,史晓平.水平管外降膜蒸发传热性能的实验研究[J].化工机械.2006(06)

[5]张猛,周帼彦,朱冬生.降膜蒸发器的研究进展[J].流体机械.2012(06)