CN106075940A - 中央循环管式蒸发器 - Google Patents

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    • B01D1/00—Evaporating
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Abstract

本发明公开了一种中央循环管式蒸发器，包括筒体、焊接于所述筒体内与筒体垂直连接的上管板和下管板，上管板和下管板之间设有与筒体轴线重合的中央循环管以及围绕所述中央循环管设置的一组沸腾管，沸腾管外表面沿圆周向设有若干凹槽和/或微凹面。本发明提供的中央循环管式蒸发器，在沸腾管管外沿圆周向设有若干凹槽和/或微凹面，管内凸肋深入管中心区，强化了管内中心区流体的换热，而管内的微小球形凸起对管内近壁流体产生周期性的扰动，在相同的流通截面积下，传热面积增大，提高了传热速率，不易结垢。

Description

中央循环管式蒸发器
技术领域
本发明涉及换热设备技术领域，特别涉及一种中央循环管式蒸发器。
背景技术
中央循环管式蒸发器属于自然循环型的蒸发器。它是工业生产中广泛使用且历史悠久的大型蒸发器，至今在化工、轻工、环保等行业中仍被广泛采用。中央循环管式蒸发器是从水平加热室及蛇管加热室蒸发器发展而来，相对于这些老式蒸发器而言，它具有溶液循环好、传热速率快等优点，同时由于结构紧凑、制造方便，应用十分广泛，有“标准蒸发器”之称。但现有的中央循环管式蒸发器由于溶液不断循环，使加热管内溶液始终接近完成液的浓度，故溶液粘度大，沸点高，有效温度差减小，对流沸腾传热系数不高且容易产生结垢。提高自然，溶液的浓度与粘度分布更趋均匀，不易结垢。
发明内容
本发明的目的是提供一种沸腾管外表面沿圆周向设置若干凹槽或微凹面的中央循环管式蒸发器以提高自然对流沸腾传热系数，使溶液的浓度与粘度分布更趋均匀，不易结垢。
本发明通过以下技术方案来实现发明目的：
一种中央循环管式蒸发器，包括筒体、焊接于所述筒体内与筒体垂直连接的上管板和下管板，上管板和下管板之间设有与筒体轴线重合的中央循环管以及围绕所述中央循环管设置的一组沸腾管，所述沸腾管外表面沿圆周向设有若干凹槽或微凹面。
进一步地，所述沸腾管外表面沿圆周向设有2~6个凹槽，所述凹槽与沸腾管管体轴线平行且与沸腾管长度相等，沸腾管管体内表面设有分别与所述凹槽数量相对应的凸肋，凹槽与沸腾管管体外表面交接处经一段圆弧过渡连接。由此，在相同流通截面积的情况下，传热面积增大，同时管内凸肋深入沸腾管中心区，强化了沸腾管中心区域的管程溶液的换热。
进一步地，所述凹槽是以直管为基管经过挤压而成型，制造工艺简单，成本较低。
进一步地，所述凸肋与沸腾管管体轴线的距离为沸腾管上基管半径的1/2~3/4。凸肋接近沸腾管中心区域，加强了与凸肋相对应的凹槽表面的一次蒸汽与沸腾管中心区域管程溶液的换热。
进一步地，所述沸腾管外表面沿圆周向设有若干微凹面，所述微凹面呈球形设于沸腾管的外表面沿轴向等间距分布，在沸腾管内表面形成与管外微凹面相对应的球形凸起。由此，管内的微小球形凸起对管内近壁流体产生周期性的扰动，破坏流体的流动边界层和传热边界层，在雷诺数较小的情况下，也可以形成湍流，提高了低流速时的对流换热系数。
进一步地，所述微凹面的直径与沸腾管直径比为1：10。
进一步地，所述沸腾管与所述上管板和下管板为胀接连接，所述二次蒸汽出口管的下方可拆卸地连有过滤网，胀接连接使沸腾管与上管板和下管板能无缝密封防止管程液体进入壳程而影响换交换，而过滤网可以防止二次蒸汽将一部分管程溶液带出，同时可拆卸连接可以方便清洗。
进一步地，所述中央循环管的截面积为所述沸腾管管束的总截面积的0.5~1倍，由此，单位体积沸腾管内溶液的受热面积大于中央循环管内的受热面积，受热好溶液汽化多，因此沸腾管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，这种密度差促使管程溶液作沿中央循环管下降而沿沸腾管管束上升的循环运动。
进一步地，所述壳程冷凝水出口管前段还设有导流管，可以使壳程冷凝水的流出更容易；所述上管板与上封头连接形成蒸汽室内腔，下管板与下封头形成下管箱，筒体靠近上管板处连接有壳程一次蒸汽入口管，筒体上与壳程一次蒸汽入口管相对的另一侧靠近下管板处设有壳程冷凝水出口管，上封头侧面设有管程溶液入口管，下封头底部连接有管程溶液出口管，上封头顶部设置二次蒸汽出口管。
进一步地，所述沸腾管外表面沿圆周向间隔设有若干凹槽和微凹面，微凹面均匀设置在两个相邻凹槽中的突起上。在沸腾管外表面上凹槽和微凹面的间隔设置进一步提高了对流换热系数。
本发明提供的中央循环管式蒸发器具有以下优点：
1、沸腾管管外沿圆周向设有若干凹槽或微凹面，管内凸肋深入管中心区，强化了管内中心区流体的换热，使在自然对流条件下流动而沸腾蒸发的流道截面上管程溶液的浓度与粘度分布更均匀，显著提高沸腾管内流体对流传热系数及对流扩散能力，不易结垢；而管内的微小球形凸起对管内近壁流体产生周期性的扰动，破坏流体的流动边界层和传热边界层，在雷诺数较小的情况下，也可以形成湍流，提高了低流速时的对流换热系数。
2、在相同的流通截面积下，传热面积增大，提高了传热速率。
3、沸腾管外表面的凹槽或微凹面均可用多种金属材料挤压而成，生产工艺简单，成本较低，可广泛用于多种换热设备。
附图说明
图1为本发明中央循环管式蒸发器的结构示意图；
图2为本发明实施例1沸腾管的结构示意图；
图3为本发明实施例2沸腾管的结构示意图；
图4为本发明实施例3沸腾管的结构示意图；
其中：1—筒体，2—上管板，3—下管板，4—中央循环管，5—沸腾管，51—凹槽，52—凸肋，53—圆弧，54—突起，55—微凹面，56—球形凸起，6—蒸汽室内腔，7—下管箱，8—壳程一次蒸汽入口管，9—壳程冷凝水出口管，10—管程溶液入口管，11—管程溶液出口管，12—二次蒸汽出口管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步详细的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
如图1和图2所示，一种中央循环管式蒸发器，包括筒体1、焊接于筒体1内与筒体1垂直连接的上管板2和下管板3，上管板2和下管板3之间设有与筒体1轴线重合的中央循环管4以及围绕中央循环管4设置的一组沸腾管5，上管板2与上封头连接形成蒸汽室内腔6，下管板3与下封头形成下管箱7，筒体1靠近上管板2处连接有壳程一次蒸汽入口管8，筒体1上与壳程一次蒸汽入口管8相对的另一侧靠近下管板3处设有壳程冷凝水出口管9，上封头侧面设有管程溶液入口管10，下封头底部连接有管程溶液出口管11，上封头顶部设置二次蒸汽出口管12，中央循环管4的截面积为沸腾管5管束的总截面积的0.5倍，以使沸腾管5内管程液体和中央循环管4内的液体形成密度差促使管程溶液作沿中央循环管4下降而沿沸腾管5管束上升的循环运动。
其中，沸腾管5外表面沿圆周向设有4个凹槽51，凹槽51与沸腾管5管体轴线平行且与沸腾管5长度相等，沸腾管5管体内表面设有分别与凹槽51数量相对应的凸肋52，凹槽51与沸腾管5管体外表面交接处经一段圆弧53过渡连接，凸肋52与沸腾管5管体轴线的距离为沸腾管5上基管半径的1/2，凹槽51是以直管为基管经过挤压而成型。
此外，为了使沸腾管5与上管板2和下管板3能无缝密封防止管程液体进入壳程而影响换交换，沸腾管5与上管板2和下管板3采用胀接连接；
其中，二次蒸汽出口管12的下方可拆卸地连有过滤网以防止二次蒸汽将一部分管程溶液带出，同时可拆卸连接可以方便清洗。
此外，壳程冷凝水出口管9前段还设有导流管以使壳程冷凝水的流出更容易排出。
实施例2
如图1和图3所示，中央循环管式蒸发器的结构与实施例1相同，不同之处在于：沸腾管5外表面沿圆周向设有8个微凹面55，微凹面55呈球形设于沸腾管5的外表面沿轴向等间距分布，在沸腾管5内表面形成与管外微凹面55相对应的球形凸起56，微凹面55的直径与沸腾管5直径比为1：10。
实施例3
如图1和图4所示，中央循环管式蒸发器的结构与实施例1相同，不同之处在于，为了进一步提高对流换热系数，沸腾管5外表面沿圆周向间隔设有4条凹槽51和4个微凹面55，4个微凹面55均匀设置在两个相邻凹槽51中的突起54上。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种中央循环管式蒸发器，其特征在于：包括筒体、焊接于所述筒体内与筒体垂直连接的上管板和下管板，上管板和下管板之间设有与筒体轴线重合的中央循环管以及围绕所述中央循环管设置的一组沸腾管，所述沸腾管外表面沿圆周向设有若干凹槽和/或微凹面。
2.根据权利要求1所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述沸腾管外表面沿圆周向设有2~6个凹槽，所述凹槽与沸腾管管体轴线平行且与沸腾管长度相等，沸腾管管体内表面设有分别与所述凹槽数量相对应的凸肋，凹槽与沸腾管管体外表面交接处经一段圆弧过渡连接。
3.根据权利要求2所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述凹槽是以直管为基管经过挤压而成型。
4.根据权利要求3所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述凸肋与沸腾管管体轴线的距离为沸腾管上基管半径的1/2~3/4。
5.根据权利要求1所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述沸腾管外表面沿圆周向设有若干微凹面，所述微凹面呈球形设于沸腾管的外表面沿轴向等间距分布，在沸腾管内表面形成与管外微凹面相对应的球形凸起。
6.根据权利要求6所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述微凹面的直径与沸腾管直径比为1：10。
7.根据权利要求1所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述沸腾管与所述上管板和下管板为胀接连接，所述二次蒸汽出口管的下方可拆卸地连有过滤网；由此，可以防止二次蒸汽将一部分管程溶液带出，同时可拆卸连接可以方便清洗。
8.根据权利要求1所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述中央循环管的截面积为所述沸腾管管束的总截面积的0.5~1倍。
9.根据权利要求1所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：
所述壳程冷凝水出口管前段还设有导流管；
所述上管板与上封头连接形成蒸汽室内腔，下管板与下封头形成下管箱，筒体靠近上管板处连接有壳程一次蒸汽入口管，筒体上与壳程一次蒸汽入口管相对的另一侧靠近下管板处设有壳程冷凝水出口管，上封头侧面设有管程溶液入口管，下封头底部连接有管程溶液出口管，上封头顶部设置二次蒸汽出口管。
10.根据权利要求2所述的中央循环管式蒸发器，其特征在于：所述沸腾管外表面沿圆周向间隔设有若干凹槽和微凹面，微凹面均匀设置在两个相邻凹槽中的突起上。
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