CN114653081A - 一种蒸发布液装置及一种降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降膜蒸发布液装置，包括圆柱形的降膜蒸发管和进液管，所述进液管的出液端呈水平方向且与所述降膜蒸发管的轴线垂直；所述出液端在降膜蒸发管的内壁形成液体流出的开口；液体从所述的出液端的开口流出后具有绕降膜蒸发管内壁的周向流动的初速度。本发明的液体先进入储水槽，在经过逆时针旋转的叶片加速之后，从储水槽下方的螺旋导流管进液口进入，依靠重力和旋转叶片加速后在螺旋导流管内向下流动，然后水平进入降膜蒸发管，在降膜蒸发管内壁周向均匀分布，形成液膜；由于较大的切向速度，液体在降膜蒸发管内旋转流下，增大了液体在降膜蒸发管内的流程，能被充分加热。

Description

一种蒸发布液装置及一种降膜蒸发器

技术领域

本发明涉及蒸发换热设备技术领域，具体涉及一种强化蒸发效果的蒸发布液装置及一种降膜蒸发器。

背景技术

降膜蒸发器一般分为水平式降膜蒸发器和竖直式降膜蒸发器。竖直式降膜蒸发器由于较高的传热系数、便于安装以及占地面积小等优点，而在化工、石油、海水淡化以及食品医药等领域都有着广泛的应用。其原理是依靠重力以及液体分布器的作用将液体分布在蒸发管内壁形成液膜流下，管外部进行高温蒸汽加热，以此达到蒸发浓缩的功能，所以液体在管内的流动状况十分关键，液膜分布不均会导致蒸发管内液膜中断，出现局部干蒸的情况，也容易出现结垢的问题，进一步影响液体的流动，所以液体分布器是否能够将液体均匀的分布在竖直管内壁以及液体在蒸发管内壁的流动状况将直接影响蒸发器的蒸发性能和使用寿命。

专利CN106267867公布了一种降膜蒸发器用液体分布器及降膜蒸发器，是在与导流管相接的锥台形管大端端面之间开设环向间隙，实现液体流动平稳，布膜均匀稳定。该发明所描述的内容需要使降膜蒸发器垂直安装，安装要求较大，垂直进料的方式使得液体在管内停留时间有限，不能最大化利用降膜蒸发器高传热系数的特点；

专利CN105771558A公布了一种无外源驱动的竖管式降膜器液体分布装置，是利用从上流下的液体和管内产生的气体作为动能驱动装有滚动轴承的液体分布器，其中液体分布器为中空圆锥型，具有下大上小的锥度，并在外表面及底面设有肋片。液体经过旋转且有肋片导流的液体分布器在管壁上形成液膜。该发明的所描述的内容里的轴承会因高温等因素出现寿命变短或者不灵敏等问题，对布膜产生影响，而且会增加气相流动的阻力，不利于蒸发。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种布膜更加均匀，流动更加稳定，能够使得液体流程更长的降膜蒸发布液装置以及使用本发明布液装置的降膜蒸发器。

一种降膜蒸发布液装置，包括圆柱形的降膜蒸发管和进液管，所述进液管的出液端呈水平方向且与所述降膜蒸发管的轴线垂直；所述出液端在降膜蒸发管的内壁形成液体流出的开口；液体从所述的出液端的开口流出后具有绕降膜蒸发管内壁的周向流动的初速度。

在上述方案的基础上，所述出液端贯穿降膜蒸发管的壁且形成与所述降膜蒸发管内壁相切的供液体流动的引导面，引导面与降膜蒸发管的内壁在连接处相切而且液体在连接处的流动方向与降膜蒸发管的轴线垂直；或所述出液端设置于所述降膜蒸发管的内部且出液端与降膜蒸发管的内壁相贴合；液体流出出液端时的流动方向与降膜蒸发管的轴线垂直。

在上述方案的基础上，初速度的获得方式为：

进液管的进液端的水平高度高于出液端的水平高度，液体在进液管内流动的过程中靠重力的作用在出液端的出口获得；

和/或

液体在进入进液管时或者液体在进液管内流动过程中就获得一定的流动速度，从而使液体从出液端流出时获得。

在上述方案的基础上，所述进液管有若干个，所述若干个进液管的若干个出液端均匀分布在降膜蒸发管的内壁周向。

在上述方案的基础上，布液装置还包括储液槽，所述储液槽的内部为圆柱形空腔，且与降膜蒸发管同轴；所述若干个进液管的若干个进液端在储液槽的圆形底面上形成开口且开口沿所述储液槽的圆形底面周向均匀分布；优选的，所述储液槽的圆形底面的直径为降膜蒸发管的直径的1.4～1.6倍。

在上述方案的基础上，所述储液槽内设置旋转叶片，所述进液端的开口处形成有导流面，旋转叶片旋转时先到达导流面与储液槽的圆形底面接触的一侧。

在上述方案的基础上，进液管的进液端连接一个进液泵，液体由进液泵向进液管内供给；优选的，若干个进液管共用一个进液泵。

在上述方案的基础上，还包括内塞式柱体，所述内塞式柱体插入于降膜蒸发管的顶端，且与所述降膜蒸发管同轴，所述进液管的出液端的出口在内塞式柱体和降膜蒸发管之间；有选的，所述内塞式柱体的圆柱形外壁与降膜蒸发管的圆柱形内壁之间的距离为1-3mm。

一种降膜蒸器，使用上述的降膜蒸发布液装置。

本发明的液体先进入储水槽，在经过逆时针旋转的叶片加速之后，从储水槽下方的螺旋导流管进液口进入，依靠重力和旋转叶片加速后在螺旋导流管内向下流动，然后水平进入降膜蒸发管，在降膜蒸发管内壁周向均匀分布，形成液膜；由于较大的切向速度，液体在降膜蒸发管内旋转流下，增大了液体在降膜蒸发管内的流程，能被充分加热。

附图说明

图1为一种蒸发布液装置剖视结构示意图；

图2为降膜蒸发布液装置的降膜蒸发管和进液管连接处的剖视图；

图3为蒸发布液装置的降膜蒸发管和进液管连接处的剖视图(四个进液管)；

图4为蒸发布液装置的降膜蒸发管和进液管连接处的剖视图(两个进液管)；

图5为蒸发布液装置的降膜蒸发管和进液管连接处的剖视图(三个进液管)；

图6为蒸发布液装置立体结构示意图；

图7为蒸发布液装置俯视视角结构示意图；

图8为另一种蒸发布液装置立体视角结构示意图；

图9为图6所示的蒸发布液装置保留一个进液管的结构示意图；

图10为图8所示的蒸发布液装置保留一个进液管的结构示意图(进液管为圆管)。

具体实施方式

在本发明中所使用的术语，除非有另外说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。

下面结合具体实施例，并参照数据进一步详细的描述本发明。以下实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。

如图1-3和图8所示，一种降膜蒸发布液装置，包括圆柱形的降膜蒸发管5和进液管4，所述进液管4的出液端4-3呈水平方向且与所述降膜蒸发管5的轴线垂直；所述出液端4-3在降膜蒸发管5的内壁形成液体流出的开口；液体从所述的出液端4-3的开口流出后具有绕降膜蒸发管5内壁的周向流动的初速度。

液体流出后绕降膜蒸发管5内壁的周向流动的速度可以使液体在降膜蒸发管5的内壁上旋转流下，增大了液体的流程，延长了加热时间，同时使得液膜更加均匀稳定。

初速度可以靠液体的重力获得，比如将进液管4设计为有一定高度差的形式，即进液端4-1的水平高度高于出液端4-3的水平高度，从而使液体在进液管4内流动的过程中靠重力的作用在出液端4-3的出口获得一定的初速度；如图1所示，所述进液管4的中间段4-2具有一定的垂直高度，具体结构可以是螺旋上升的结构或者为具有倾角的直线型或曲线型，这种结构可以使液体在进液管4内流动时因重力作用获得一定速度。

除了上述获得初速度的方法，也可以使进入进液管4的液体在进入时或者流动过程中就获得一定的流动速度，从而使从出液端4-3出来的液体获得初速度；同时，这种方法也可以结合重力形式一起使液体获得初速度。

以上两种及两种结合的形式均能够使液体从出液端4-3出来进入降膜蒸发管5时获得初速度。

为了使液体进入降膜蒸发管5后沿降膜蒸发管5内壁的周向流动，需要液体流出出液端4-3时的流动方向与降膜蒸发管5的轴线垂直。作为一种具体的实施方式，如图3-5所示，所述出液端4-3贯穿降膜蒸发管5的壁且形成与所述降膜蒸发管5内壁相切的引导面4-3a；引导面4-3a供液体流动，引导面4-3a与降膜蒸发管5的内壁在连接处相切而且液体在连接处的流动方向与降膜蒸发管5的轴线垂直。如图8所示，作为另一种具体的实施方式，所述出液端4-3设置于所述降膜蒸发管5的内部且出液端4-3与降膜蒸发管5的内壁相贴合；出液端4-3与降膜蒸发管5的内壁相贴合的一侧的管壁往出口方向不断变薄；液体流出出液端4-3时的流动方向与降膜蒸发管5的轴线垂直。

作为一种具体的实施方式，所述进液管4有若干个，进液管4可以有2个、3个、4个，如果降膜蒸发管5的内径较大，进液管4的数量可以更多。

所述若干个进液管4的若干个出液端4-3均匀分布在降膜蒸发管5的周向，优选的，多个出液端4-3在同一水平高度。

为了给进液管4提供稳定的液体来源，本实施例提供了一种具体的供液方法，如图1、2和图6所示，本实施例的布液装置还包括储液槽3，所述储液槽3的内部为圆柱形空腔，且与降膜蒸发管5同轴；所述若干个进液管4的若干个进液端4-1在储液槽3的圆形底面3-1上形成开口且开口沿所述储液槽3的圆形底面3-1周向均匀分布。所述进液端4-1的开口处形成有导流面3-1a，液体从储液槽3内顺着导流面3-1a进入到导流管4内。

如图1、6和7所示，为了给进入进液管4内的液体在进入时供一个更快的速度和更大的流量，本实施例在储液槽3内设置旋转叶片2，通过旋转叶片2的沿轴1转动，将液体在储液槽3内旋转，从而达到改变速度和流量的目的，旋转叶片2的旋转方向与液体进入进液端4-1的方向一致；这样旋转叶片2旋转时先到达导流面3-1a与储液槽3的圆形底面3-1接触的一侧，从而使液体在惯性作用下快速进入进液管4。

作为一种优选的方案，旋转叶片2与储液槽3的圆形底面3-1呈45-90度夹角。

所述储液槽3的圆形底面3-1的直径为降膜蒸发管5的直径的1.4～1.6倍。

除了上述的实施例提供的一种供液方法外，本实施例还提供了另外一种供液方法，具体是：进液管4的进液端4-1连接一个进液泵，液体由进液泵向进液管4内供给。若干个进液管4可以共用一个进液泵，这种方案在供液的同时，直接给液体提供了一个初速度，还可以通过控制进液泵来控制液体初速度的大小(图中不再示出)。

上述几个实施例的降膜蒸发布液装置可以在降膜蒸发管5的内壁上形成均匀的液膜，为了增强成膜效果，本实施例提供一种更为改进的布液装置，如图1所示，该布液装置是在上述装置的基础上设置一个内塞式柱体6，所述内塞式柱体6插入于降膜蒸发管5的顶端，且与所述降膜蒸发管5同轴，内塞式柱体6的圆柱形外壁与降膜蒸发管5的圆柱形内壁之间的距离为1-3mm。进液管4的出液端4-3在降膜蒸发管5的出口在内塞式柱体6和降膜蒸发管5之间；这种设置可以使液体流出后先在内塞式柱体6与降膜蒸发管5的内壁之间分布均匀，更有利于液膜的形成。

一种降膜蒸器，使用上述的降膜蒸发布液装置，应用于化工、石油、海水淡化以及食品医药等领域。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种降膜蒸发布液装置，包括圆柱形的降膜蒸发管(5)和进液管(4)，其特征在于，所述进液管(4)的出液端(4-3)呈水平方向且与所述降膜蒸发管(5)的轴线垂直；所述出液端(4-3)在降膜蒸发管(5)的内壁形成液体流出的开口；液体从所述的出液端(4-3)的开口流出后具有绕降膜蒸发管(5)内壁的周向流动的初速度。

2.根据权利要求1所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，所述出液端(4-3)贯穿降膜蒸发管(5)的壁且形成与所述降膜蒸发管(5)内壁相切的供液体流动的引导面(4-3a)，引导面(4-3a)与降膜蒸发管(5)的内壁在连接处相切而且液体在连接处的流动方向与降膜蒸发管5的轴线垂直。

3.根据权利要求1所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，所述出液端(4-3)设置于所述降膜蒸发管(5)的内部且出液端(4-3)与降膜蒸发管(5)的内壁相贴合；液体流出出液端(4-3)时的流动方向与降膜蒸发管5的轴线垂直。

4.根据权利要求1所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，初速度的获得方式为：

进液管(4)的进液端(4-1)的水平高度高于出液端(4-3)的水平高度，液体在进液管(4)内流动的过程中靠重力的作用在出液端(4-3)的出口获得；

和/或

液体在进入进液管(4)时或者液体在进液管(4)内流动过程中就获得一定的流动速度，从而使液体从出液端(4-3)流出时获得。

5.根据权利要求1所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，所述进液管(4)有若干个，所述若干个进液管(4)的若干个出液端(4-3)均匀分布在降膜蒸发管(5)的内壁周向。

6.根据权利要求4所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，布液装置还包括储液槽(3)，所述储液槽(3)的内部为圆柱形空腔，且与降膜蒸发管(5)同轴；所述若干个进液管(4)的若干个进液端(4-1)在储液槽(3)的圆形底面(3-1)上形成开口且开口沿所述储液槽(3)的圆形底面(3-1)周向均匀分布；优选的，所述储液槽(3)的圆形底面(3-1)的直径为降膜蒸发管(5)的直径的1.4～1.6倍。

7.根据权利要求6所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，所述储液槽(3)内设置旋转叶片(2)，所述进液端(4-1)的开口处形成有导流面(3-1a)，旋转叶片(2)旋转时先到达导流面(3-1a)与储液槽(3)的圆形底面(3-1)接触的一侧。

8.根据权利要求4所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，进液管(4)的进液端(4-1)连接一个进液泵，液体由进液泵向进液管(4)内供给；优选的，若干个进液管(4)共用一个进液泵。

9.根据权利要求1所述的降膜蒸发布液装置，其特征在于，还包括内塞式柱体(6)，所述内塞式柱体(6)插入于降膜蒸发管(5)的顶端，且与所述降膜蒸发管(5)同轴，所述进液管(4)的出液端(4-3)的出口在内塞式柱体(6)和降膜蒸发管(5)之间；有选的，所述内塞式柱体(6)的圆柱形外壁与降膜蒸发管(5)的圆柱形内壁之间的距离为1-3mm。

10.一种降膜蒸器，使用权利要求1-9任一项所述的降膜蒸发布液装置。

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