CN103331025B - 超声蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声蒸发器，包括下管箱、蒸发室、管壳、上管箱组成的外壳，在管壳内焊接上管板、下管板，上管板与下管板之间穿装并固定连接一组换热管，在换热管的中部固装中央循环管，管壳上设置加热介质进口及加热介质出口，在管壳上设置位于中央循环管上部的进液口，上管箱的顶部制有排气口，下管箱的底部制有出料口，其特征在于：在下管箱内固装一支架，在该支架上固定安装有超声换能器。本发明的结构设计科学合理，能够有效防止和去除积垢，避免短路现象，从而提高生产能力和蒸发强度，是一种具有较高创新性的超声蒸发器。

Description

超声蒸发器

技术领域

本发明属于蒸发器领域，特别是一种超声蒸发器。

背景技术

中央循环管蒸发器具有结构紧凑、制造方便、操作可靠等优点，在工业上的应用十分广泛，有“标准蒸发器”之称。中央循环管蒸发器的加热室由一组直立管束组成，在管束中央安装一根较粗的中央循环管。操作时，管束内单位体积溶液的受热面积大于中央循环管内的受热面积，即前者受热好，溶液汽化多，因此管束内的溶液含气量多，致使密度比中央循环管内的溶液小，这种密度差促使溶液作沿中央管下降而沿管束上升的循环运动。

但实际上，由于结构上的限制，中央循环管蒸发器的循环速度较低，一般在0.4m/s-0.5m/s以下；而且由于溶液不断循环，使管束内的溶液组成始终接近完成液的组成，因而溶液的粘度大、沸点高、有效温度差减小、容易产生结垢。此外，设备的清洗和检修也不够方便。因此，现有的中央循环管蒸发器适用于蒸发结构不严重，有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液，适用范围较小。

而且，现有的中央循环管蒸发器中，中央循环管与上花板齐平。在操作过程中，由于操作液面过高，导致部分过热的蒸发液还没有到达液面完全闪蒸，即随中央循环管中的下降液流一道，参与了下一次循环。这就使加热管进口处液面升高，因而减小了传热有效温差。而导致“短路现象”。“短路现象”的出现，使得温差损失严重，甚至会消耗掉比例很可观的传热推动力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种防止和去除积垢，避免短路现象，从而提高生产能力和蒸发强度的超声蒸发器。

本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种超声蒸发器，包括由下管箱、管壳、上管箱组成的外壳，在管壳内焊接上管板、下管板，上管板与下管板之间穿装并固定连接一组换热管，在该一组换热管的中部位置固装中央循环管，管壳上设置加热介质进口及加热介质出口，在管壳上设置位于中央循环管上部的进液口，上管箱的顶部制有排气口，下管箱的底部制有出料口，其特征在于：在下管箱内固装一支架，在该支架上固定安装有超声换能器。

而且，所述的中央循环管顶端比换热管的顶端高2-20cm。

而且，所述的超声换能器由一组复合棒压电换能器构成。

本发明的优点和有益效果为：

1.本发明的超声蒸发器，其超声换能器产生的超声波与自然循环的蒸发液不断的接触，从而使蒸发液在超声波的作用下，在加热管中产生超声空化，在蒸发室内液体表面产生超声雾化。大大提高了蒸发面积，湍流系数，压力降和蒸汽挥发速率。可使蒸发液在较低温度下，在较短时间内快速完成蒸发。同时降低了蒸发液的表面张力，降低了成核势垒，促进溶液内部的能量交换，增加汽化成核几率，提高换热效率。

2.本发明的超声蒸发器，其超声波对于加热室内结垢的防止和去除具有明显的效果，从而进一步增加传热系数，使液体蒸发过程得以强化。可在单效蒸发系统得到较高的浓缩比，为热敏性稀溶液物料的浓缩提供了一条较为合适的途径。

3.本发明的结构设计科学合理，能够有效防止和去除积垢，避免短路现象，从而提高生产能力和蒸发强度，是一种具有较高创新性的超声蒸发器。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图说明：

1-下管箱、2-支架、3-超声换能器、4-加热介质出口、5-下管板、6-管壳、7-加热介质进口、8-中央循环管、9-蒸发室、10-除沫器、11-排气口、12-上管箱、13-进液口、14-上管板、15-换热管、16-出料口。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种超声蒸发器，包括由下管箱1、管壳6、上管箱12焊接组成的立式柱状外壳。在管壳内的上部及下部焊接上管板14及下管板5，上管板与下管板之间穿装并固定连接一组换热管15，在换热管的中部固装中央循环管8。换热管与上管板、下管板采用焊接或胀接密封配合，换热管相互平行且沿蒸发器的高度方向布置，每根换热管的上下端口分别与蒸发室9、下管箱的内部贯通。换热管束外与上管板、下管板、管壳之间形成加热介质行走的壳程空间，管壳上设置与壳程空间相通的加热介质进口7及加热介质出口4。在管壳上设置位于中央循环管上部的进液口13，上管箱的顶部制有排气口11，下管箱的底部制有出料口16。上管箱内设置有除沫器10。

本超声蒸发器的创新之处在于：在下管箱内固装一支架2，在该支架上固定安装超声换能器3。换能器由多个复合棒压电换能器，经黏接剂粘接支架并联而成。中央循环管顶端比换热管的顶端高2-20cm。

本超声蒸发器的工作原理为：

需浓缩的液体不断地从进液口直接进入中央循环管中，与下方的超声换能器相接触，然后蒸发液从下管箱进入换热管并向上部的蒸发室方向流动。而加热介质从管壳的加热介质进口进入，对换热管内的液体进行加热，在此过程中，部分液体转成蒸汽，蒸汽通过密度差带动液体向上流动，进入蒸发室内部后，经除沫器，蒸汽从上管箱顶部的出口排出，换热管内含气泡的液体与中央循环管内不含气泡的液体由于存在密度差，其在重力的作用下自动从中央循环管内下流进入下管箱，然后沿换热管上流，形成不断的自然循环流动。

由于超声换能器产生的超声波与自然循环的蒸发液不断的接触，从而使蒸发液在超声波的作用下，在加热管中产生超声空化，蒸发室内液体表面产生超声雾化。与现有技术相比，大大提高了蒸发面积，湍流系数，压力降和蒸汽挥发速率。可使蒸发液在较低温度下，在较短时间内快速完成蒸发。同时降低了蒸发液的表面张力，降低了成核势垒，促进溶液内部的能量交换，增加汽化成核几率，提高换热效率。

蒸发器中，因液柱的静压作用，使液体下方的额头沸点升高。经过加热管受热后的溶液，相对于蒸发室液面处的溶液沸点而言，是呈过热状态。此过热溶液上升过程中，由于料液静压不断减小而逐步闪蒸，其温度不断下降。料液必须达到液面，才能闪蒸完全，温度才能降到与蒸发室压力相当的蒸发液沸点。在传统的标准式蒸发器中，由于中央循环管与上管板齐平，如果操作液面过高，将有部分过热的料液还没有达到液面完全闪蒸，即随中央循环管中的下降液流一道，参与了下一次循环。这就使加热管进口处料液温度上升，因而减小了传热有效温差。这就是蒸发器中的“短路循环”现象。对标准蒸发器而言，减少短路现象的办法就是将中央循环管上伸，同时在超声换能器产生的超声波下，蒸发液产生空化现象，使蒸发液加速湍动，且能有效防止螺旋形的自由漩涡的产生，从而使过热的料液更加有效的达到液面完成闪蒸，避免“短路循环”现象的发生。

超声波对于加热室内结垢的防止和去除具有明显的效果，从而增加传热系数，使液体蒸发过程得以强化。可在单效蒸发系统得到较高的浓缩比，为热敏性稀溶液物料的浓缩提供了一条较为合适的途径。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。

Claims (2)

1.一种超声蒸发器，包括由下管箱、管壳、上管箱组成的外壳，在管壳内焊接上管板、下管板，上管板与下管板之间穿装并固定连接一组换热管，在该一组换热管的中部位置固装中央循环管，管壳上设置加热介质进口及加热介质出口，在管壳上设置位于中央循环管上部的进液口，上管箱的顶部制有排气口，下管箱的底部制有出料口，其特征在于：在下管箱内固装一支架，在该支架上固定安装有超声换能器；所述的中央循环管顶端比换热管的顶端高2-20cm。

2.根据权利要求1所述的超声蒸发器，其特征在于：所述的超声换能器由一组复合棒压电换能器构成。