CN106823423A - 半椭圆管降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半椭圆管降膜蒸发器，包括主体、布液器、成束的换热管、除雾器、进气管箱和排气管箱，布液器设置于主体内部的上方，除雾器连接到主体的上部，主体的一端安装有进气管箱、另一端安装排气管箱，进气管箱和排气管箱相对设置，换热管设置于主体内部、布液器的下方，换热管一端连接到进气管箱、另一端连接到排气管箱，换热管的上部半管为半圆管、下部半管为半椭圆管。本发明改善了传热管导流性能，减小成膜流体在传热管底部的分离区和流体尾部的涡流区，增大单位截面内的换热面积，降低流体绕流阻力，流体成膜更薄，排泄速度更快，提升了换热效率。

Description

半椭圆管降膜蒸发器

技术领域

本发明属于降膜蒸发的技术领域，特别是涉及一种半椭圆管降膜蒸发器。

背景技术

水平管降膜蒸发器，管外发生液体蒸发相变换热，管内发生蒸汽冷凝相变换热，在其传热管两侧均发生相变传热，传热系数很高，并且具有真空低相变温度、小温差传热运行的特点，高效传热传质、节能的优点相当突出，近年来在MVR蒸发系统中应用发展迅速。

但是，目前的强化传热技术大都存在一个普遍问题。圆形的传热管虽然迎流面积大，但是，成膜流体略过传热管半管截面时就会发生边界层分离，在其底部形成较宽的分离区，流体脱离传热管壁面，不但造成传热效果差，而且会产生较大的形状阻力，严重时还会引起涡激振动对传热管造成直接的破坏。因此，圆形截面在很多情况下不能满足生产节能以及一些特殊情况的需要，引起了人们对异型管的兴趣。另外，传热强化的同时还伴随着流动阻力的大幅增加，流动阻力的增大幅度甚至大于传热的增大幅度，如何在强化换热的同时减小流动阻力的增加，成为制约强化换热技术发展的一个瓶颈，因此高效低阻强化换热元件的开发和研究具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种半椭圆管降膜蒸发器，改善传热管导流性能，减小成膜流体在传热管底部的分离区和流体尾部的涡流区，增大单位截面内的换热面积，降低流体绕流阻力，提升换热效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种半椭圆管降膜蒸发器，包括主体、布液器、成束的换热管、除雾器、进气管箱和排气管箱，所述布液器设置于主体内部的上方，所述除雾器连接到主体的上部，所述主体的一端安装有进气管箱、另一端安装排气管箱，所述进气管箱和排气管箱相对设置，所述换热管设置于主体内部、布液器的下方，所述换热管一端连接到进气管箱、另一端连接到排气管箱，所述换热管的上部半管为半圆管、下部半管为半椭圆管。

作为本发明一种优选的实施方式，所述主体内部的换热管为由下至上的多管程结构，各管程的换热管两端分别与进气管箱和排气管箱连通，相邻管程的换热管内部的蒸汽流动方向相反、蒸汽整体呈由下至上的S形流动，由下至上各管程的换热管数量根据蒸汽冷凝后剩余蒸汽量的减少而减少。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述换热管在同一管程内彼此平行设置。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述排气管箱与外部真空泵连接。

有益效果

在本发明中，将上半圆下半椭圆的换热管代替了传统的圆形换热管：一方面改善传热管下半部分的导流性能，使得流体脱离传热管壁面距离传热管底部的高度降低，从而减小成膜流体在传热管底部的分离区和流体尾部涡流区，既能够增大单位截面内的换热面积，又降低了涡流对流体产生的形状阻力，使换热更加稳定；另一方面，传热管下半部分的半椭圆管可以使得小液滴更容易融合形成大液滴，使得管壁上凝结液体的排泄速度加快，液膜层厚度较传统的圆形换热管薄得多，有利于提高换热效率，从而提高蒸发效率。

另外，本发明根据蒸汽冷凝后剩余量的减少对换热管进行了多管程布设，合理设计不同管程换热管的数量，保证各管程换热管内蒸汽的流量基本相同，使不同管程换热管都保持较高换热效率，减少了管材使用量。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明换热管的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示的一种半椭圆管降膜蒸发器，包括主体1、布液器3、若干换热管5、除雾器4、进气管箱6和排气管箱2。

布液器3设置于主体1内部的上方，除雾器4连接到主体1的上部。主体1的一端安装有进气管箱6，另一端安装排气管箱2，进气管箱6和排气管箱2相对设置，排气管箱2与外部真空泵7连接。

换热管5设置于主体1内部、布液器3的下方，换热管5一端连接到进气管箱6，另一端连接到排气管箱2。换热管5的上部半管为半圆管，下部半管为半椭圆管，如图2所示。主体1内部的换热管5设计成由下至上的多管程结构，各管程的换热管5两端分别与进气管箱6和排气管箱2连通，相邻管程的换热管5内部的蒸汽流动方向相反，蒸汽整体呈由下至上的S形流动，由下至上各管程的换热管数量根据蒸汽冷凝后剩余蒸汽量的减少而减少，同一管程内换热管5彼此平行设置，这种多管程设计能够保证各管程换热管5内蒸汽的流量基本相同，使不同管程换热管5都保持较高换热效率，减少了管材使用量。

该半椭圆管降膜蒸发器通过对换热管5结构的优化，改善了导流性能，降低了流体绕流阻力，增大单位截面内的换热面积，提升换热效率。

Claims (4)

1.一种半椭圆管降膜蒸发器，包括主体(1)、布液器(3)、若干换热管(5)、除雾器(4)、进气管箱(6)和排气管箱(2)，所述布液器(3)设置于主体(1)内部的上方，所述除雾器(4)连接到主体(1)的上部，所述主体(1)的一端安装有进气管箱(6)、另一端安装排气管箱(2)，所述进气管箱(6)和排气管箱(2)相对设置，所述换热管(5)设置于主体(1)内部、布液器(3)的下方，所述换热管(5)一端连接到进气管箱(6)、另一端连接到排气管箱(2)，其特征在于：所述换热管(5)的上部半管为半圆管、下部半管为半椭圆管。

2.根据权利要求1所述的一种半椭圆管降膜蒸发器，其特征在于：所述主体(1)内部的换热管(5)为由下至上的多管程结构，各管程的换热管(5)两端分别与进气管箱(6)和排气管箱(2)连通，相邻管程的换热管(5)内部的蒸汽流动方向相反、蒸汽整体呈由下至上的S形流动，由下至上各管程的换热管数量根据蒸汽冷凝后剩余蒸汽量的减少而减少。

3.根据权利要求2所述的一种半椭圆管降膜蒸发器，其特征在于：所述换热管(5)在同一管程内彼此平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种半椭圆管降膜蒸发器，其特征在于：所述排气管箱(2)与外部真空泵(7)连接。