CN104147802B - 一种立式蒸发管内液膜分布器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种立式蒸发管内液膜分布器，液膜分布器由承重弹簧、上布膜器、虹吸管、连接杆、喷淋管、下布膜器、悬吊弹簧构成；承重弹簧上端固定连接于降膜管内壁面上，下端与上布膜器顶部固定连接，上布膜器底部与连接杆顶端固定连接，连接杆底端与下布膜器顶部固定连接，虹吸管位于上布膜器中的接液盆底面上，虹吸出口与呈锥形布置的喷淋管进口连接，喷淋管出口位于下布膜器储液面上方，悬吊弹簧顶部与下布膜器的布膜全内壁面固定连接。本发明利用布液器的来回往复布液，使得液膜分布得以均匀化，有效预防了降膜干管、沟流或股流现象的发生，强化了有效传热面积。
Description
技术领域
本发明属于换热蒸发设备技术领域，涉及一种立式蒸发管内液膜分布器，可应用于管内降膜的蒸发器中。
背景技术
目前，管内降膜蒸发器广泛应用于包含液体蒸发工艺的流程的换热设备中。在此类换热设备中，液体由泵运送至位于降膜管顶部，并通过顶部的布膜器使液体在管内以液膜的形式沿着降膜管内壁面向下流动，并与管外的换热介质实现换热，管内溶液实现蒸发过程。由于降膜蒸发方式具有加热时间短、传热温差损失小等优点，在制冷、冶金、海水淡化、污水处理等工业领域具有较好的应用。
为了使得液膜在降膜管内避免上均匀分布，通常需要设置液膜分布器，顶部布膜器形成的液膜在向下流动过程中，由于降膜管壁面的物理特性变化常出现液膜分布不均，甚至出现降膜干管、沟流或股流等现象，这样会减小液膜的有效换热面积，导致传热传质速率的下降。并且由于液膜分布不均，会出现管壁加热的布均匀，直接影响系统的稳定性和可靠性，会降低设备的使用质量和寿命。另外，由于液体中通常含有悬浮的固体杂质，而长时间使用降膜管内表面吸附的杂质、絮状物、沉积物等也会影响到液膜的分布、影响蒸发效果以及与传热效果。最后，由于液体在降膜管内壁面形成的气化核心，在蒸发过程中并不溶液脱离降膜管的内避面，气体的存在会使得传热效果弱化。
发明内容
为了克服现有立式蒸发管内在流动过程中存在的液膜分布不均导致出现干面(无液膜壁面)、沟流或股流等现象、降膜管表面吸附的沉积物降低传热传质性能、以及降膜管吸附的气化核心不易脱离等不足。
本发明提出一种新型的立式蒸发管内液膜分布器，利用虹吸原理，通过设弹簧和滑动布膜器，使得布膜器能在管内往复再布膜，弹簧能在降膜壁面往复运动，可有效抑制降膜壁面的沟流或股流的产生，均匀化液膜分布，防止结垢，从而能有效提高蒸发器的性能并延长持续工作使用时间。
为解决上述技术问题，本发明的具体技术方案是：
一种立式管内液膜分布器，包括降膜管以及位降膜管内的液膜分布器。所述液膜分布器由承重弹簧、上布膜器、虹吸管、连接杆、喷淋管、下布膜器、悬吊弹簧构成。承重弹簧上端固定连接于降膜管内壁面上，下端与上布膜器顶部固定连接。上布膜器底部与连接杆顶端固定连接，连接杆底端与下布膜器顶部固定连接。虹吸管位于上布膜器中的接液盆底面上，虹吸管出口与呈锥形布置的数根喷淋管进口连接，喷淋管出口位于下布膜器储液面上方。悬吊弹簧顶部与下布膜器的布膜全内壁面固定连接。所述承重弹簧和悬吊弹簧，其弹簧丝线径小于液膜厚度，弹簧外径与降膜管内径相等，轻贴于降膜管内壁面。所述上布膜器由可滑动支架、环形接液盆、和虹吸管组成。布膜器的可滑动支架与降膜管内壁可滑动接触，环形接液盆的外壁面同时也是布膜面，布膜面的顶部开有接液盆进口，液膜在接液盆进口处分叉，一部分通过布膜面流下，另一部分进入接液盆中。
所述上布膜器、虹吸管、连接杆、喷淋管、下布膜器均采用密度小于1g/cm3的轻质塑料材质。
本发明的有益效果主要有以下几点：
第一，利用虹吸原理，使得降膜内壁面上承重弹簧循环拉伸与收索，悬置弹簧自动往复运动，使得液膜不停的受到扰动，增强了液膜的和壁面的传热系数。由于管内壁面的弹簧的往复运动和弹簧的周向导流作用，使得液膜分布得以均匀化，有效预防了降膜干管、沟流或股流现象的发生，强化了有效传热面积。
第二，由于弹簧轻贴于降膜管内壁面上，弹簧在降膜内壁面的轻微剐蹭能有效的去除污垢和预防污垢的产生，延长降膜管的持续使用时间。而且，由于液体在降膜管内壁面形成的气化核心在弹簧的往复剐蹭下会更容易脱离固体壁面，使得液体中含气率下降，从而提高蒸器的效率。
第三，在对降膜管进行冲洗时，降膜管内壁面的弹簧往复运动和剐蹭作用可以使清洗液在降膜管内壁面反复冲刷，能更有效清洗降膜装置。
第四，布膜器在管内上下移动，可实现降膜管多出管段的布液，使得干面、股流等现象更难发生，而且通过下布膜器的二次布膜，可使得下段降膜管得到更有效的利用，从而提高降膜管的使用效率。
第五，本发明所述上布膜器、虹吸管、连接杆、喷淋管、下布膜器均采用轻质塑料材质，可保证接液盆中的液体占整个悬吊体较大比重，可使得弹簧具备较大的往复运动位移量，强化布膜、除垢和换热能力。
附图说明
图1为本发明立式管内液膜分布器的结构示意图。
图2为本发明上布膜器的主视剖面图。
图3为图2中A-A截面的剖面图。
图4为本发明下布膜器与喷淋管相对位置的主视图。
图5为本发明下布膜器与喷淋管相对位置的俯视图。
图中包括：降膜管1、承重弹簧2、上布膜器3、虹吸管4、喷淋管5、连接杆6、下布膜器7、悬吊弹簧8、可滑动支架301、环形接液盆302、布膜壁面303及接液盆进口304。
具体实施方式
如图1所示，本发明的立式管内液膜分布器包括降膜管1以及位降膜管内的液膜分布器。所述液膜分布器由承重弹簧2、上布膜器3、虹吸管4、喷淋管5、连接杆6、下布膜器7、悬吊弹簧8构成。承重弹簧2上端固定连接于降膜管内壁面上，下端与上布膜器3顶部固定连接。上布膜器3底部与连接杆顶端固定连接，连接杆6底端与下布膜器7顶部固定连接。虹吸管4、位于上布膜器3中的接液盆底面上，虹吸管4、出口与呈锥形布置的数根喷淋管5进口连接，喷淋管5出口位于下布膜器7储液面上方。悬吊弹簧8顶部与下布膜器7的布膜全内壁面固定连接。
所述承重弹簧2和悬吊弹簧8，其弹簧丝线径小于液膜厚度，弹簧外径与降膜管内径相等，轻贴于降膜管内壁面。
请结合参见图2-3，上布膜器3由可滑动支架301301、环形接液盆302302、和虹吸管4、4组成。上布膜器3的可滑动支架301与降膜管内壁可滑动接触，环形接液盆302的外壁面同时也是布膜面，布膜面的顶部开有接液盆进口304，液膜在接液盆进口304处分叉，一部分通过布膜面流下，另一部分进入接液盆中。
请进一步参见图4-5，出虹吸管4、出口与呈锥形布置的数根喷淋管5进口连接，喷淋管5出口位于下布膜器7储液面上方。下布膜器7由斜面和布膜面构成，采用了数根均匀分布的喷淋管5，可使得接液盆中的液体均匀的流入下布液器斜面与降膜管形成的空间内，从而进一步流道下不膜器的布膜面上。
本发明的工作原理和工作过程如下：
如图1所示，待蒸发的制冷剂液体经过初始布膜器形成液膜在沿着降膜管向下流动，降膜管外为热源，液膜在管内降膜蒸发，产生的气体由降膜管内部上升，从降膜管顶部流出。制冷剂液体经过降膜管流入上布膜器3的进口后，在液接液盆进口304处分叉，一部分通过布膜面流下，另一部分进入接液盆中。
在接液初始时刻，接液盆由于还未开始接液，接液盆此时最轻，接液盆处于最高位置，上布膜器3和下部膜器也处于最高位置。随着降膜液不断向接液盆中存积，接液盆质量逐渐增加，接液盆由于此时较重会往下降，承重弹簧2被拉伸，造成上布膜器3、下部膜器和悬置弹簧均往下降。当进入接液盆中的液位低于虹吸管4、上端弯曲的部分时，因为管内有空气不会发生虹吸现象。但是随着降膜液体的持续进入，当液位高于虹吸管4、上方弯曲部分时，此时，接液盆质量达到最大，弹簧拉伸长度也为最大，布膜器处于最低位置。由于虹吸管4、内灌满了液体，则会发生虹吸现象，大气压强压着液体流入虹吸管4、，由于虹吸管4、的出口低于桶里的液位，产生了压强差，液体就顺着管子流了出来，直到液位下降到弯管进液口之下。当液体流掉后，接液盆质量又达到最轻，此时，空接液盆又会被承重弹簧2拉至最高位置，于是有开始下一个循环的接液-放液，上升-下降过程。
在循环过程中，上布膜器3、下布膜器7和悬置弹簧来回上下运动，承重弹簧2往复拉伸与收索使得液膜不停的受到扰动，增强了液膜的和壁面的传热系数。由于管内壁面的弹簧的往复运动和弹簧的周向导流作用，使得液膜分布得以均匀化，有效预防了降膜干管、沟流或股流现象的发生，强化了有效传热面积。由于弹簧轻贴于降膜管内壁面上，弹簧在降膜内壁面的轻微剐蹭能有效的去除污垢和预防污垢的产生，延长降膜管的持续使用时间。而且，由于液体在降膜管内壁面形成的气化核心在弹簧的往复剐蹭下会更容易脱离固体壁面，使得液体中含气率下降，从而提高蒸器的效率。在对降膜管进行冲洗时，降膜管内壁面的弹簧往复运动和剐蹭作用可以使清洗液在降膜管内壁面反复冲刷，能更有效清洗降膜装置。布膜器在管内上下移动，可实现降膜管多出管段的布液，使得干面、股流等现象更难发生，而且通过下布膜器7的二次布膜，可使得下段降膜管得到更有效的利用，从而提高降膜管的使用效率。本发明所述上布膜器3、虹吸管4、喷淋管5、连接杆6、下布膜器7均采用密度小于1g/cm3的轻质塑料材质，可保证接液盆中的液体占整个悬吊体较大比重，可使得弹簧具备较大的往复运动位移量，强化布膜、除垢和换热能力。
Claims (2)
1.一种立式蒸发管内液膜分布器，包括降膜管以及位于降膜管内的液膜分布器，其特征在于：所述液膜分布器由承重弹簧、上布膜器、连接杆、数根喷淋管、下布膜器、悬吊弹簧构成，所述承重弹簧上端固定连接于降膜管内壁面上，下端与上布膜器顶部固定连接，所述上布膜器由可滑动支架、环形接液盆、和虹吸管组成，上布膜器底部与连接杆顶端固定连接，连接杆底端与下布膜器顶部固定连接，所述虹吸管位于上布膜器中的环形接液盆底面上，虹吸管出口与呈锥形布置的数根喷淋管进口连接，所述数根喷淋管出口均匀分布于下布膜器储液面上方，所述悬吊弹簧顶部与下布膜器的布膜内壁面固定连接；
所述承重弹簧和悬吊弹簧，其弹簧丝线径小于液膜厚度，弹簧外径与降膜管内径相等，轻贴于降膜管内壁面，上布膜器的可滑动支架与降膜管内壁可滑动接触，环形接液盆的外壁面同时也是布膜面，布膜面的顶部开有接液盆进口，液膜在接液盆进口处分叉，一部分通过布膜面流下，另一部分进入环形接液盆中。
2.如权利要求1所述的立式蒸发管内液膜分布器，其特征在于：所述上布膜器、虹吸管、连接杆、数根喷淋管、下布膜器均采用密度小于1g/cm3的轻质塑料材质。
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