CN107362560A - 四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器 - Google Patents

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    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof

Abstract

本发明公开了四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，包括自上而下依次同轴固定连接的上器盖、切向进料器、蒸发器本体和集液器，在蒸发器本体内下端部设有第一密封挡板，在蒸发器本体内上端部设有第二密封挡板，所述第一密封挡板和第二密封挡板之间为降膜蒸发室，在降膜蒸发室内设有垂直设置的多根降膜蒸发管；在切向进料器内上端部设有第三密封挡板，所述第二密封挡板和第三密封挡板之间为工质液体储配腔体，在工质液体储配腔体内设有多根垂直设置的导气管；由于采用了四周切向进料和环形布膜器实现了降膜蒸发管内壁有机工质液体膜的均匀分布，保证管内降膜蒸发最佳降膜流动，提高了降膜蒸发管的蒸发效率，提高了能源利用率。

Description

四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器
技术领域
本发明属于换热蒸发设备技术领域，特别是涉及一种四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器。
背景技术
垂直管内降膜蒸发器利用泵使有机工质从蒸发器下端出口循环到管壳式换热器上端进口，进入上端进口后，有机工质被分配到一个或多个垂直降膜蒸发管的内表面，然后沿着降膜蒸发管的内壁向下流，为了使有机工质均匀地分布到每根降膜蒸发管中，并沿降膜蒸发管内壁在重力和自蒸发的二次蒸汽的作用下形成均匀液膜自上而下流动，必须设置液体布膜器装置。液体布膜器装置结构是否合理，相应有机工质液体分布是否均匀，将直接影响降膜蒸发器的蒸发效率及操作的稳定性，从而影响生产能力、产品质量及设备寿命。
传统的降膜蒸发器的传热效果受降膜蒸发管中有机工质液体的流速及液膜厚度的影响，液体沿着管内壁向下流动时，被引入降膜蒸发管外表面的热能加热，一旦液体达到沸点，部分液体被蒸发成水蒸气，水蒸气沿着降膜蒸发管内表面向上运动。为了确保有机工质被均匀地分配到所有垂直降膜蒸发管内，在蒸发器的顶部安装分布板，起缓冲有机工质、预先分布有机工质的作用，在分布板下面有分配盘以确保有机工质均匀分配到所有垂直降膜蒸发管中。有机工质进入蒸发器顶部后，因为重力作用，穿过分配盘上的小孔流下，分配盘上小孔的数目、孔径和排列方向决定了进入每根垂直降膜蒸发管的有机工质分配情况。然而这种方式容易产生湍流而产生气泡，影响液膜厚度的均匀性，降膜蒸发管的蒸发效率和能源利用率低。
发明内容
本发明目的在于提供一种四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，能够形成均匀性有机工质膜，解决了降膜蒸发管的蒸发效率和能源利用率低的问题； 为解决上述问题所采取的技术方案是： 四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，包括自上而下依次同轴固定连接的上器盖、切向进料器、蒸发器本体和集液器，在蒸发器本体内下端部设有第一密封挡板，在蒸发器本体内上端部设有第二密封挡板，所述第一密封挡板和第二密封挡板之间为降膜蒸发室，在降膜蒸发室上端部设有余热烟气出口，在降膜蒸发室内设有垂直设置的多根降膜蒸发管，在降膜蒸发室下端部设有余热烟气进口，所述降膜蒸发管底端密封穿过第一密封挡板而位于集液器内，降膜蒸发管顶端密封穿过第二密封挡板而位于切向进料器内；在切向进料器内上端部设有第三密封挡板，所述第二密封挡板和第三密封挡板之间为工质液体储配腔体，沿工质液体储配腔体的周向均匀设有多个切向进料口，在工质液体储配腔体内设有与降膜蒸发管位置相对应的多根垂直设置的导气管，所述导气管的直径小于降膜蒸发管的直径，导气管的底端同轴位于降膜蒸发管内，导气管的顶端密封穿过第三密封挡板而位于上器盖内，在上器盖上设有出汽口，在集液器上设有回液口。
优选的，在导气管的底端一体同轴设有环形布膜器，所述环形布膜器的内径等于导气管的内径，所述环形布膜器自上而下依次分为导气段、液体入口段和布膜段，所述液体入口段和布膜段位于降膜蒸发管内且降膜蒸发管的顶端口位于液体入口段处，所述布膜段与降膜蒸发管的内壁之间设有布膜间隙，所述导气段的外径和布膜段的外径均大于液体入口段的外径。
优选的，所述切向进料口为四个。
本发明所具有的有益效果为：
1、本发明与其他蒸发器相比，逆流温差大，蒸发换热效率高，能源利用率高，运行稳定性好。
2、与其他蒸发器相比，蒸发室上部设置工质液体储配腔体，有利于有机工质的缓存和分配，保证了降膜蒸发器的稳定运行。
3、与其他蒸发器相比，蒸发室底部设置有集液器，有利于有机工质的回收利用。
4、与其他蒸发器相比，由于采用了强化降膜蒸发管作为导热元件，不仅可以利用低至160℃的低温余热烟气，而且增强了低温烟气与受热面之间的换热系数，提高热能利用。
5、本发明从高度上分为上器盖、蒸发器本体和集液器三部分，在蒸发器主体并联设置降膜蒸发管与环形布膜器，使有机工质均匀分布到降膜蒸发管内壁表面，通过环形布膜器与降膜蒸发管之间的圆环缝隙，使得有机工质液体沿着降膜蒸发管内壁从上向下流动，有机工质液体在进入集液器前完成蒸发换热；
6、环形布膜器的外侧与降膜蒸发管内壁成一定间隙，布膜间隙呈现上宽下窄的梯形结构，环形布膜器的内侧为空心柱体，使蒸发后的有机工质气体与有机工质液体逆向流动，蒸发后的有机工质气体向上运动，经过环形布膜器的空心柱体排入蒸发器顶部的上器盖内，最终通过工质气体排口排出蒸发器，进入气液分离器；
7、降膜蒸发管外低温余热烟气和管内有机工质降膜以两相逆流形式流动，同时降膜蒸发管内工质液膜与蒸汽以两相逆流形式流动，从而大大提高了降膜蒸发管的蒸发效率和能源利用率。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的纵剖图；
图3为图1中沿A-A线的剖视图；
图4为图1中沿B-B线的剖视图；
图5为图2中K部分结构放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步描述。
如图1，图2，图3和图4所示，本发明包括自上而下依次同轴固定连接的上器盖5、切向进料器4、蒸发器本体8和集液器10，在蒸发器本体8内下端部设有第一密封挡板，在蒸发器本体8内上端部设有第二密封挡板，所述第一密封挡板和第二密封挡板之间为降膜蒸发室，在降膜蒸发室上端部设有余热烟气出口3，在降膜蒸发室内设有垂直设置的多根降膜蒸发管12，在降膜蒸发室下端部设有余热烟气进口9，所述降膜蒸发管12底端密封穿过第一密封挡板而位于集液器10内，降膜蒸发管12顶端密封穿过第二密封挡板而位于切向进料器4内；在切向进料器4内上端部设有第三密封挡板，所述第二密封挡板和第三密封挡板之间为工质液体储配腔体，沿工质液体储配腔体的周向均匀设有四个切向进料口7，在工质液体储配腔体内设有与降膜蒸发管12位置相对应的多根垂直设置的导气管11，所述导气管11的直径小于降膜蒸发管12的直径，导气管11的底端同轴位于降膜蒸发管12内，导气管11的顶端密封穿过第三密封挡板而位于上器盖5内，在上器盖5上设有出汽口6，在集液器10上设有回液口1。
其中，上器盖5的上下端、切向进料器4上下端、蒸发器本体8上下端和集液器10上下端均设有向外部延伸的环形管板2，上器盖5、切向进料器4、蒸发器本体8和集液器10自上而下通过在环形管板2的螺栓孔13内设置的螺栓固定连接。
如图5所示，为了进一步控制液膜厚度的均匀性，在导气管11的底端一体同轴设有环形布膜器14，所述环形布膜器14的内径等于导气管11的内径，所述环形布膜器14自上而下依次分为导气段15、液体入口段16和布膜段17，所述液体入口段16和布膜段17位于降膜蒸发管12内且降膜蒸发管12的顶端口位于液体入口段16处，所述布膜段17与降膜蒸发管12的内壁之间设有布膜间隙18，所述导气段15的外径和布膜段17的外径均大于液体入口段16的外径。
本发明在使用时，首先有机工质液体通过四个切向进料口7均匀充分进入工质液体储配腔体，然后在环形布膜器14的作用下均匀分布在降膜蒸发管12的内壁上而向下流动；同时低温余热烟气从余热烟气进口9进入，换热后从余热烟气出口3流出，在有机工质液体沿着降膜蒸发管12的内壁向下流动的过程中，充分与降膜蒸发管12外壁的低温余热烟气进行热交换，换热后的有机工质液体被加热变成有机工质蒸汽，有机工质蒸汽沿着降膜蒸发管12向上流动经过导气管11进入上器盖5内最终由出汽口6进入气液分离器；在降膜蒸发管12内较少部分的有机工质液体流入集液器10内，然后采用人工或者泵动力由回液口1回收，再次回到四个切向进料口7循环利用。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，其特征在于，包括自上而下依次同轴固定连接的上器盖、切向进料器、蒸发器本体和集液器，在蒸发器本体内下端部设有第一密封挡板，在蒸发器本体内上端部设有第二密封挡板，所述第一密封挡板和第二密封挡板之间为降膜蒸发室，在降膜蒸发室上端部设有余热烟气出口，在降膜蒸发室内设有竖直设置的多根降膜蒸发管，在降膜蒸发室下端部设有余热烟气进口，所述降膜蒸发管底端密封穿过第一密封挡板而位于集液器内，降膜蒸发管顶端密封穿过第二密封挡板而位于切向进料器内；在切向进料器内上端部设有第三密封挡板，所述第二密封挡板和第三密封挡板之间为有机工质储配腔体，沿有机工质储配腔体的周向均匀设有多个切向进料口，在有机工质储配腔体内设有与降膜蒸发管位置相对应的多根竖直设置的导气管，所述导气管的直径小于降膜蒸发管的直径，导气管的底端同轴位于降膜蒸发管内，导气管的顶端密封穿过第三密封挡板而位于上器盖内，在上器盖上设有出汽口，在集液器上设有回液口。
2.根据权利要求1所述的四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，其特征在于，在导气管的底端一体同轴设有环形布膜器，所述环形布膜器的内径等于导气管的内径，所述环形布膜器自上而下依次分为导气段、液体入口段和布膜段，所述液体入口段和布膜段位于降膜蒸发管内且降膜蒸发管的顶端口位于液体入口段处，所述布膜段与降膜蒸发管的内壁之间设有布膜间隙，所述导气段的外径和布膜段的外径均大于液体入口段的外径。
3.根据权利要求1或2所述的四周切向进料的两相逆流垂直管内降膜蒸发器，其特征在于，所述切向进料口为四个。
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