CN105056552A - 一种新型强制循环式超声蒸发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型强制循环式超声蒸发装置，主要由加热室、分离室和循环管构成，加热室包括上管箱、下管箱和管壳组成的外壳，在管壳内的两端焊接上管板及下管板，上管板及下管板之间安装一组换热管，加热室的沸腾蒸汽出口连接至分离室的进口，分离室制有二次蒸汽出口，分离室的流体出口通过循环管连接回加热室，其特征在于：在加热室的下管箱内安装第一超声换能器，在加热室的上管箱内安装第二超声换能器。本发明设计的结构科学合理，能有效地防止和去垢，避免因结垢引起的短路现象，进而提高生产能力和蒸发强度，达到充分利用能源和提高生产率的目的，是一种具有较高创新性的新型强制循环蒸发器。
Description
技术领域
本发明属于蒸发器领域，特别是一种新型强制循环式超声蒸发装置。
背景技术
强制循环型蒸发器是外加热式强制循环蒸发器，由加热室、分离室和循环管三部分组成。强制循环蒸发器是依靠外加力——循环泵使液体进行循环，液体循环速度大小由泵调节。原料液由循环泵自下而上打入，沿加热室的管内向上流动。蒸汽和液沫混合物进入分离室后分开，蒸气由上部排出，流体受阻落下，经圆锥形底部被循环泵吸入，再进入加热管，继续循环。
强制循环型蒸发器具有诸多优点：一方面，加热室与分离室分开，可调节料液的循环速度，使加热管仅用于加热，而沸腾恰在高出加热管顶端处进行，这样既可防止管子内表面析出结晶堵塞管道，又可以改变分离雾沫的条件(如采用离心分离的形式)；另一方面，加热管与循环管分开，由于循环管内的溶液未受蒸汽加热，其密度比加热管内的大，因此沿循环管下降而沿加热管上升形成的溶液自然循环速度加大，可达到1.5m/s。相比于标准蒸发器而言，循环条件和分离条件都得到了改善，检修、清洗也比较方便。
外加热式强制循环蒸发器虽然具有以上两方面的优点，但是加热室内的物料在加热管顶端的沸腾是很难持续沸腾的，未能及时沸腾的物料会严重降低加热室内物料的循环效率。同时，进入分离室的沸腾气体并不一定能及时分离出来，会在分离室产生相变，又通过循环管进入到加热室中，这样就降低二次蒸汽的产率，对于蒸发浓缩是不利的。
外加热式强制循环蒸发器的循环动力通过循环泵提供循环动力，泵的加入，额外的增加了能耗，使得工作过程中能耗的总量相比标准蒸发器要大很多。因此，外加热式强制循环蒸发器的能耗是比较大的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种充分利用能源和提高生产率的新型强制循环式超声蒸发装置。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种新型强制循环式超声蒸发装置，主要由加热室、分离室和循环管构成，加热室包括上管箱、下管箱和管壳组成的外壳，在管壳内的两端焊接上管板及下管板，上管板及下管板之间安装一组换热管，加热室的沸腾蒸汽出口连接至分离室的进口，分离室制有二次蒸汽出口，分离室的流体出口通过循环管连接回加热室，其特征在于：在加热室的下管箱内安装第一超声换能器，在加热室的上管箱内安装第二超声换能器。
而且，所述的第一超声换能器是垂直安装，超声波的冲击为垂直冲击。
而且，所述的第一超声换能器的功率参数为：频率：22kHz，作用可调垂直距离≥350mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。
而且，所述第一超声换能器的完全湍动工作功率采用220W，此时电流1.0A。
而且，所述的第二超声换能器的功率为：频率22kHz，作用可调距离水平距离≥150mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。
而且，第二超声换能器是水平安装，超声波的冲击为水平冲击。
而且，所述的第二超声换能器的完全湍动工作功率采用176W，此时电流0.8A。
而且，所述的第一超声换能器及第二超声换能器均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、本发明的新型强制循环式超声蒸发装置，其第一超声换能器及第二超声换能器产生的超声波与强制循环的蒸发液连续接触，从而使蒸发液在超声空化的作用下，产生剧烈的扰动，甚至产生雾化现象。这样的话，就大大的提高的湍流系数，增加了传热面积。同时，蒸发液可以在较低的温度下快速的蒸发，降低了成核势垒，降低了蒸发液表面张力，促进溶液内部的能量交换，增加热换热效率。
2、本发明的新型强制循环式超声蒸发装置，第一超声换能器的完全湍动工作功率采用220W，第二超声换能器的完全湍动工作功率采用176W；在加热室内部加入两个不同功率的超声换能器，下部的第一超声换能器使加热室加热管内产生扰动以及雾化，增加湍动，提高换热；上部的第二超声换能器使得沸腾的蒸发液产生雾化，在进入分离室之前使得气相中液滴足够的小，更加利于料液的分离。
3、本发明的新型强制循环式超声蒸发装置，能有效地防止加热室内的结垢，有明显的去垢效果，从而进一步地提高传热系数，使得料液的蒸发过程得以强化，这样就为处理易结垢物料提供了一条非常有效的途径。
4、本发明设计的结构科学合理，能有效地防垢和去垢，避免因结垢引起的短路现象，进而提高生产能力和蒸发强度，达到充分利用能源和提高生产率的目的，是一种具有较高创新性的新型强制循环蒸发器。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
附图标记说明：
1-第二超声换能器、2-上管箱、3-加热蒸汽入口、4-管壳、5-换热管、6-物料进口、7-下管箱、8-第一超声换能器、9-冷凝水出口、10-循环管、11-浓缩液出口、12-分离室、13-二次蒸汽出口、14-沸腾蒸汽出口、15-加热室。
具体实施方式
下面结合附图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。
一种新型强制循环式超声蒸发装置，主要由加热室15、分离室12和循环管10构成，加热室由上管箱2、下管箱7和管壳4组成的外壳，在管壳内的两端焊接上管板及下管板，上管板及下管板之间安装一组换热管5。本实施例的加热室采用逆流加热室。在管壳上设置加热蒸汽入口3、冷凝水出口9，在上管箱上设置沸腾蒸汽出口14，在下管箱上设置物料进口6。加热室的沸腾蒸汽出口连接至分离室的进口，分离室制有二次蒸汽出口13，分离室的流体出口通过循环管连接回加热室的下管箱。分离室下部制有浓缩液出口11。
本发明的创新之处在于：在下管箱内安装第一超声换能器8，在上管箱内安装第二超声换能器1。第一超声换能器的功率参数为：频率：22kHz，作用可调垂直距离≥350mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。第一超声换能器的完全湍动工作功率采用220W，此时电流1.0A。第一超声换能器是垂直安装，超声波的冲击为垂直距离，上述作用可调垂直距离是产生的超声波能对液面的冲击距离。
第二超声换能器的功率为：频率22kHz，作用可调距离水平距离≥150mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。
第二超声换能器的完全湍动工作功率采用176W，此时电流0.8A。第二超声换能器是水平安装，超声波的冲击为水平距离，上述作用可调水平距离是产生的超声波能对液面的冲击距离。
第一超声换能器及第二超声换能器均由一组复合棒压电换能器构成。
本新型强制循环式超声蒸发装置的工作原理为：
蒸发浓缩过程中，强制循环型蒸发器与上下管箱中的超声换能器相结合，通过调节超声发生器的电流大小，来控制换能器输出功率的大小；而设置不同的超声功率，使得上下超声换能器发出不同的超声波，加热室完全湍动，而且加热室上部雾化剧烈，使得加热室湍动换热产生的蒸汽在上管箱完全雾化为最佳换能器配合比。通过优化组合，选取最佳配合比，使得蒸发浓缩过程进行的更加充分，提高传热系数，达到强化传热的效果。
在蒸发过程中，下管箱的第一超声换能器能够使加热室内的物料液产生湍动，使得达到上部管箱液体已经雾化到足够的小，再通过上管箱的第二超声换能器的超声空化作用，使得在达到分离室的气相换热更加充分，降低了成核势垒，空化破裂的小气泡也使得传热面积增加，促进内部能量转换，提高换热效率。
强制循环蒸发器在处理易结垢物料时，会在加热室管内形成垢层，传统的清洗手段较复杂，也不利于生产的连续性，同样增加了设备的运行成本。而超声空化具有很好的除垢效果，通过超声空化及时除掉管内壁的垢层，使其长时间运行，蒸发器的传热面积不至于减少，同时减少的设备维护成本，对于实际生产应用具有极好的效果。
本新型强制循环式超声蒸发装置能有效地防垢和去垢，避免因结垢引起的短路现象，进而提高生产能力和蒸发强度，是一种具有较高创新性的新型强制循环蒸发器。
尽管为说明目的公开的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 (8)
1.一种新型强制循环式超声蒸发装置，主要由加热室、分离室和循环管构成，加热室包括上管箱、下管箱和管壳组成的外壳，在管壳内的两端焊接上管板及下管板，上管板及下管板之间安装一组换热管，加热室的沸腾蒸汽出口连接至分离室的进口，分离室制有二次蒸汽出口，分离室的流体出口通过循环管连接回加热室，其特征在于：在加热室的下管箱内安装第一超声换能器，在加热室的上管箱内安装第二超声换能器。
2.根据权利要求1所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述的第一超声换能器是垂直安装，超声波的冲击为垂直冲击。
3.根据权利要求1所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述的第一超声换能器的功率参数为：频率：22kHz，作用可调垂直距离≥350mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。
4.根据权利要求1所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述第一超声换能器的完全湍动工作功率采用220W，此时电流1.0A。
5.根据权利要求1所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述的第二超声换能器的功率为：频率22kHz，作用可调距离水平距离≥150mm，工作电压：220V，极限电流：1.5A，工作功率范围：44—300W。
6.根据权利要求1中所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：第二超声换能器是水平安装，超声波的冲击为水平冲击。
7.根据权利要求1所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述的第二超声换能器的完全湍动工作功率采用176W，此时电流0.8A。
8.根据权利要求1-7中所述的新型强制循环式超声蒸发装置，其特征在于：所述的第一超声换能器及第二超声换能器均由一组复合棒压电换能器构成。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106390493A (zh) * | 2016-11-19 | 2017-02-15 | 河北天理环保科技有限公司 | 防垢防焦液体蒸发器 |
| CN109179537A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-01-11 | 天津科技大学 | 强化传热机械压缩式海水淡化系统 |
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2015
- 2015-08-04 CN CN201510469552.1A patent/CN105056552A/zh active Pending
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