CN108379859B - 一种竖管高效降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适合小流量、高粘度、热敏性物料蒸发的竖管高效降膜蒸发器，主要包括液体分布器、引流管、螺旋喷头、换热管、固定杆、定位管、汽液再分布元件和固定件，液体分布器和螺旋喷头之间用引流管连接，换热管内设有汽液再分布元件。本专利有益的效果是：解决了小流量、高粘度物料的初始分布难题；解决了液体在下落过程中，受汽流冲击，部分液滴直接从管中心落下，而未进行充分换热的问题；解决了高粘度物料流动困难，换热管内表面的液体不能及时更新，蒸发器的传热效率降低的问题。

Description

一种竖管高效降膜蒸发器

技术领域

本发明具体涉及一种竖管高效蒸发器，可广泛应用于化工、轻工、医药、食品加工等行业，特别适用于小流量、高粘度、热敏性物料的蒸发。

背景技术

蒸发是一种重要的化工单元操作。作为蒸发的主要设备——蒸发器亦有多种形式，而用于热敏性物料的蒸发，较多采用的是竖管升膜蒸发器和竖管降膜蒸发器。但医药、食品加工等行业中，很多属于高粘度、高沸点的热敏性物质，且处理量小，传统的蒸发器制造和安装要求高，针对处理高粘度、小流量物料会导致初始分布不均匀。传统的竖管换热管内的液体在下落过程中，受汽流冲击，很多液滴直接从管中心空间落下，而不是沿管壁向下流动，使液体得不到充分加热。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的主要提供一种适合小流量、高粘度、热敏性物料蒸发的竖管高效蒸发器。竖管可以是单根，也可以是管束。该蒸发器能保证液体均匀分配在每根换热管上，且沿每根管子周边均匀分布，保证每根换热管子长度上均处于浸润状态。

本专利解决其技术问题采用的技术方案：

一种竖管高效降膜蒸发器，包括上管箱、壳体、下管箱、液体分布器和换热管。所述壳体上端与下端分别与所述的上管箱和所述的下管箱密闭连接；所述壳体的上端设有上管板，所述壳体的下端设有下管板；所述的壳体上设有蒸汽入口和冷凝水出口用于对物料进行加热；所述的上管板和下管板上分别设有相匹配的用于安装换热管的管孔，所述的换热管通过相匹配的管孔呈阵列竖直安装固定在所述的上管板和下管板之间，且所述的换热管的上端与所述的上管箱连通，所述的换热管的下端与所述的下管箱连通。其特征在于：所述的上管箱设有进液口、液体分布器和螺旋喷头，所述的进液口与液体分布器连通，所述的液体分布器由进液主管和垂直贯穿在所述进液主管上并排的布液管构成，所述的布液管沿着轴向间隔设有与所述的换热管数量相匹配的径向上的布液孔，所述的布液孔上连通有引流管，所述的布液孔的直径小于所述的引流管的直径；所述的引流管下端连有螺旋喷头，所述的螺旋喷头插入所述的换热管内，且所述的螺旋喷头的中心与所述的换热管的中心在同一轴线上；所述的换热管内设有汽液再分布元件。

进一步，所述的汽液再分布元件通过设在换热管轴中的固定杆固定，所述的固定杆通过固定件固定在所述换热管两端部，所述的汽液再分布元件中心设有通孔，所述的汽液再分布元件紧密套设在所述的固定杆上，所述的相邻汽液再分布元件之间设有定位管，所述的定位管的直径小于所述换热管直径但是大于所述的汽液再分布元件通孔的外径，所述的汽液再分布元件与所述的定位管相间排布且两端部由所述的固定件夹紧在所述的换热管内。

再进一步，所述的汽液再分布元件呈截顶圆锥形。

进一步，所述的螺旋喷头呈锥形喷洒，所述的锥形喷洒角度为20°～170°。

进一步，所述的汽液再分布元件的圆锥锥角为1°～89°。

进一步，所述的壳体内设有折流板，所述的折流板留有供换热管通过的孔洞，所述的孔洞与所述的换热管配合。

再进一步，所述的折流板通过拉杆固定在所述的壳体内，所述的折流板上设有用于拉杆贯穿的安装孔，所述的安装孔与所述的拉杆相匹配，所述的拉杆一端与所述的上管板螺接，另一端与所述的折流板螺接。

更进一步，同一拉杆上，所述的相邻的折流板之间的拉杆上套有定距管，所述的定距管的直径大于所述的折流板的安装孔。

进一步，所述的冷凝水出口还可以是液体加热介质的入口，所述的蒸汽入口则相应的为与所述的液体加热介质的入口相匹配的液体加热介质的出口。

进一步，所述的换热管分别与所述的上管板和下管板之间采用胀接、焊接或胀焊固定连接。

本发明可广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水或有机溶液的蒸发浓缩，并可广泛用于以上行业的废液处理。尤其适用于高粘度、小流量、热敏性物料，以及含有少量固体物质的溶液。该设备对工况要求较宽，具有蒸发能力高、运行费用低、物料在蒸发过程中不变性，有极好的应用前景。

与现有技术相比，本发明的有益的效果是：

1.采用排管式液体分布器：使每一个分布点的液量均匀，解决了料液的初始分布，小液量时也能很好的分布；

2.在排管式液体分布器的分布点下方增加了螺旋喷头：料液以一定的旋转速度，呈锥形喷洒状进入换热管上部，并很快在换热管壁上形成均匀的液膜，小流量、高粘度的物料也能很好成膜，这就解决了高粘度、小流量物料所带来的初始分布不均匀的问题，同时解决了以往降膜蒸发器对换热管装配精度要求高的难题；

3.换热管内增加了若干汽液再分布元件：增加了汽液再分布元件后，带有锥角的汽液再分布元件将已蒸发的汽体和未蒸发的液体以一定的角度喷向换热管壁面，实现了汽液的再分布；同时，换热管内表面的液体得到了及时更新，每根换热管子长度上均处于浸润状态，管子长度上的液膜厚度均匀。由于汽液再分布元件横截面的改变，提高了该处的汽流速率，加剧了该处的物料湍动，对换热管壁面起到冲刷作用，解决了高粘度物料流动困难的问题，使蒸发器的传热效率大大提高。

附图说明

图1本发明示意图；

图2本发明换热管结构示意图；

图3本发明汽液再分布元件示意图；

图4本发明液体分布器示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

本实施所述的多个指两个及以上。

图中，下管箱1、下管板2、冷凝水出口3、壳体4、蒸汽入口5、上管板6、上管箱7、液体分布器8、螺旋喷头9、换热管10、固定杆11、定位管12、汽液再分布元件13、支持板14、定距管15、拉杆16、固定件17、进液主管18、布液管19、引流管20、布液孔21。

一种竖管高效降膜蒸发器，包括上管箱7、壳体4、下管箱1、液体分布器8和多个换热管10，所述壳体上端与下端分别与所述的上管箱7和所述的下管箱1密闭连接，所述壳体的上端设有上管板6，所述壳体的下端设有下管板2，所述的壳体上设有蒸汽入口5和冷凝水出口3，所述的上管板6和下管板2上分别设有相匹配的用于安装换热管10的管孔，所述的换热管10通过相匹配的管孔呈阵列竖直固定安装在所述的上管板6和下管板2之间，且所述的换热管10的上端与所述的上管箱7连通，所述的换热管10的下端与所述的下管箱1连通，所述的上管箱7设有进液口、液体分布器8和螺旋喷头9，所述的进液口与液体分布器8连通，所述的液体分布器8由进液主管18和垂直贯穿在所述进液主管18上并排的布液管19构成，所述的布液管19沿着轴向间隔设有与所述的换热管10数量相匹配的径向上的布液孔21，所述的布液孔21上连通有引流管20，所述布液孔21的直径小于所述的引流管20的直径；所述的引流管20下端连有螺旋喷头9，所述的螺旋喷头9插入所述的换热管10内，且所述的螺旋喷头9的中心与所述的换热管10的中心在同一轴线上；所述的换热管10内设有汽液再分布元件13。

所述的汽液再分布元件13通过设在换热管10轴中的固定杆11固定，所述的固定杆11通过固定件17固定在所述换热管10两端部，所述的汽液再分布元件13中心设有通孔，所述的汽液再分布元件13紧密套设在所述的固定杆11上，所述的相邻汽液再分布元件13之间设有定位管12，所述的定位管12的直径小于所述换热管10直径但是大于所述的汽液再分布元件13通孔的外径，所述的汽液再分布元件13与所述的定位管12相间排布且两端部由所述的固定件17夹紧在所述的换热管10内。

所述的汽液再分布元件13呈截顶圆锥形。

所述的螺旋喷头9呈锥形喷洒，所述的锥形喷洒角度为20°～170°。

所述的汽液再分布器元件13的圆锥锥角为1°～89°。

所述的壳体4内设有折流板14，所述的折流板14留有供换热管10通过的孔洞，所述的孔洞与所述的换热管10配合。

所述的折流板14通过拉杆16固定在所述的壳体4内，所述的折流板14上设有用于拉杆16贯穿的安装孔，所述的安装孔与所述的拉杆16相匹配，所述的拉杆16一端与所述的上管板6螺接，另一端与所述的折流板14螺接。

同一拉杆16上，所述的相邻的折流板14之间的拉杆16上套有定距管15，所述的定距管15的直径大于所述的折流板14的安装孔。

所述的换热管10分别与所述的上管板6和下管板2之间采用胀接、焊接或胀焊固定连接。

所述的降膜蒸发器要蒸发的液体自上管箱的液体分布器8经引流管20通过螺旋喷头9进入换热管10中，呈膜状沿换热管10内壁向下流动，在此过程中液体不断蒸发。蒸发的和未蒸发的物料一并进入下管箱1，最后从下管箱排出。此过程可通过壳体4的蒸汽入口5通入蒸汽对换热管10进行自上而下的加热。

根据待蒸发液的流量，选择匹配的螺旋喷头以及螺旋喷头的喷流角度，并适当调整螺旋喷头与换热管的距离，避免喷头喷出的液体飞溅出换热管，同时调整汽液再分布元件的锥角和定位管长度。

Claims (8)

1.一种竖管高效降膜蒸发器，包括上管箱（7）、壳体（4）、下管箱（1）、液体分布器（8）和换热管（10），所述壳体上端与下端分别与所述的上管箱（7）和所述的下管箱（1）密闭连接，所述壳体的上端设有上管板（6），所述壳体的下端设有下管板（2），所述的壳体上设有蒸汽入口（5）和冷凝水出口（3），所述的上管板（6）和下管板（2）上分别设有相匹配的用于安装换热管（10）的管孔，所述的换热管（10）通过相匹配的管孔呈阵列竖直安装固定在所述的上管板（6）和下管板（2）之间，且所述的换热管（10）的上端与所述的上管箱（7）连通，所述的换热管（10）的下端与所述的下管箱（1）连通，其特征在于：所述的上管箱（7）设有进液口、液体分布器（8）和螺旋喷头（9），所述的进液口与液体分布器（8）连通，所述的液体分布器（8）由进液主管（18）和垂直贯穿在所述进液主管（18）上并排的布液管（19）构成，所述的布液管（19）沿着轴向间隔设有与所述的换热管（10）数量相匹配的径向上的布液孔（21），所述的布液孔（21）上连通有引流管（20），所述布液孔（21）的直径小于所述的引流管（20）的直径；所述的引流管（20）下端连有螺旋喷头（9），所述的螺旋喷头（9）插入所述的换热管（10）内，且所述的螺旋喷头（9）的中心与所述的换热管（10）的中心在同一轴线上；所述的换热管（10）内设有若干汽液再分布元件（13），所述的汽液再分布元件（13）呈截顶圆锥形。

2.根据权利要求1所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的汽液再分布元件（13）通过设在换热管（10）轴中的固定杆（11）固定，所述的固定杆（11）通过固定件（17）固定在所述换热管（10）两端部，所述的汽液再分布元件（13）中心设有通孔，所述的汽液再分布元件（13）紧密套设在所述的固定杆（11）上，相邻的所述汽液再分布元件（13）之间设有定位管（12），所述的定位管（12）的直径小于所述换热管（10）直径但是大于所述的汽液再分布元件（13）通孔的直径，所述的汽液再分布元件（13）与所述的定位管（12）相间排布所形成结构的两端部由所述的固定件（17）夹紧在所述的换热管（10）内。

3.根据权利要求1所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的螺旋喷头（9）呈锥形喷洒，所述的锥形喷洒角度为20°～170°。

4.根据权利要求1所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的汽液再分布元件（13）的圆锥锥角为1°～89°。

5.根据权利要求1所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的壳体（4）内设有折流板（14），所述的折流板（14）留有供换热管（10）通过的孔洞，所述的孔洞与所述的换热管（10）配合。

6.根据权利要求5所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的折流板（14）通过拉杆（16）固定在所述的壳体（4）内，所述的折流板（14）上设有用于拉杆（16）贯穿的安装孔，所述的安装孔与所述的拉杆（16）相匹配，所述的拉杆（16）一端与所述的上管板（6）螺接，另一端与所述的折流板（14）螺接。

7.根据权利要求5或6所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：同一拉杆（16）上，相邻的所述折流板（14）之间的拉杆（16）上套有定距管（15），所述的定距管（15）的直径大于所述的折流板（14）的安装孔。

8.根据权利要求1所述的竖管高效降膜蒸发器，其特征在于：所述的换热管（10）分别与所述的上管板（6）和下管板（2）之间采用胀接、焊接或胀焊固定连接。

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