專利名稱：新型高效海水淡化蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的海水淡化技術(shù)已達(dá)20余種，反滲透法、低溫多效蒸餾、多級閃蒸、冷凍和電 滲析法是目前常用的幾種海水淡化技術(shù)，其中低溫多效蒸餾法是海水淡化技術(shù)中應(yīng)用較早 的也較為成熟的方法之一。此淡化技術(shù)海水的最高蒸發(fā)溫度低于70°C，其特征是將一系列 的水平管噴淋降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來，用一定量的蒸汽輸入，通過多次的蒸發(fā)和冷凝，后面一 效的蒸發(fā)溫度均低于前面一效，從而得到多倍于蒸汽量的蒸餾水的淡化過程。由于此技術(shù) 節(jié)能，近年發(fā)展迅速，裝置的規(guī)模日益擴(kuò)大，成本日益降低，但是此技術(shù)中的主要設(shè)備水平 管噴淋降膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)上存在能量利用率較低，傳熱效率不高的缺點(diǎn)，直接造成裝置的單 機(jī)造水能力不高的問題，因此開發(fā)出有更高能量利用率和更高傳熱效率的新型海水淡化蒸 發(fā)器以替代水平管噴淋降膜蒸發(fā)器具有非常重大的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器，它具有能量利用率高，傳 熱效果很好，淡化水產(chǎn)量大的特點(diǎn)，能滿足現(xiàn)代大型海水淡化系統(tǒng)工程的需求。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是
本發(fā)明是一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器，它主要由立式密閉容器、水蒸汽室、上煙氣 室、進(jìn)水室、換熱室、下煙氣室、排污室和多根豎直傳熱管組成；所述的水蒸汽室、上煙氣室、 進(jìn)水室、換熱室、下煙氣室、排污室自上而下設(shè)置在立式密閉容器內(nèi)；所述的水蒸汽室頂部 設(shè)有水蒸汽出口，上煙氣室壁面設(shè)有煙氣出口，進(jìn)水室壁面設(shè)有進(jìn)水口，下煙氣室壁面設(shè)有 煙氣進(jìn)口，排污室底部設(shè)有排污口 ；所述的多根豎直傳熱管沿縱向布置在立式密閉容器內(nèi)， 每根傳熱管都貫穿上煙氣室、進(jìn)水室、換熱室以及下煙氣室所在空間，每根傳熱管兩端分別 連接在水蒸汽室底面開孔端緣與排污室頂面開孔端緣，使得傳熱管的中空內(nèi)腔貫通水蒸汽 室和排污室；每根傳熱管外部都套有一根絕熱同心異徑管，每根異徑管都貫穿進(jìn)水室、換 熱室所在空間，每根異徑管兩端分別連接在上煙氣室底面開孔端緣和下煙氣室頂面開孔端 緣，使得傳熱管與異徑管之間的環(huán)形通道貫通上煙氣室和下煙氣室；處于進(jìn)水室空間的異 徑管段與傳熱管之間布置沿圓周對稱的多列噴嘴，噴嘴貫通進(jìn)水室空間與傳熱管內(nèi)腔，并 且噴嘴出口與傳熱管內(nèi)壁面相切。處于進(jìn)水室空間的異徑管段為半徑比傳熱管略大的圓管，處于換熱室空間的異徑 管段為半徑由下而上逐漸變小的漸縮管。采用上述的方案后，具有一定壓力的煙氣從煙氣進(jìn)口流入下煙氣室，然后煙氣從 下煙氣室流入具有環(huán)形通道的漸縮噴嘴并自動加速，在換熱室頂面位置煙氣速度達(dá)到最 大，并保持接近恒定流速流經(jīng)進(jìn)水室到達(dá)上煙氣室，從煙氣出口排出。當(dāng)環(huán)繞傳熱管的薄層 煙氣沖刷傳熱管外壁進(jìn)行放熱時，單位體積煙氣對應(yīng)的對流換熱面積很大，同時煙氣速度增大使得對流換熱系數(shù)增大，因此該裝置不僅對煙氣的能量利用率高，而且煙氣對傳熱管 的傳熱效果很好。通過給水泵進(jìn)行升壓的高壓海水從進(jìn)水口流入進(jìn)水室，然后海水從圓周 對稱的噴嘴沿切向方向高速噴射到傳熱管內(nèi)壁，在離心力的作用下，海水沿傳熱管內(nèi)壁面 形成一層很薄的旋轉(zhuǎn)水膜向下流動直到排污室，從排污口流出。當(dāng)旋轉(zhuǎn)水膜沖刷傳熱管內(nèi) 壁進(jìn)行吸熱時，與普通降膜向下流動相比，海水不僅流速較快容易形成湍流強(qiáng)化換熱，而且 海水在傳熱管內(nèi)運(yùn)動路程變長，因此單位質(zhì)量海水對應(yīng)的對流換熱面積變大、對流換熱系 數(shù)變大，因此傳熱管對海水的傳熱效果很好。同時，由于旋轉(zhuǎn)水膜的離心力和卷吸力作用， 傳熱管內(nèi)腔還可產(chǎn)生一定的真空度，海水可以進(jìn)行低溫蒸發(fā)，并且由于旋轉(zhuǎn)水膜非常薄，海 水的蒸發(fā)阻力也很小，因此海水蒸發(fā)效果很好。海水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽由于旋轉(zhuǎn)水膜的離 心力作用將被快速排出傳熱管內(nèi)腔，上升到達(dá)水蒸汽室，自動地從水蒸汽出口排出。綜上所述，本發(fā)明中采用煙氣通過截面漸縮的環(huán)形通道(漸縮噴嘴)對傳熱管進(jìn)行 放熱的技術(shù)，不僅使煙氣熱量得到最大程度利用，也使兩者之間的對流換熱達(dá)到很好的效 果；采用海水通過旋轉(zhuǎn)水膜從傳熱管進(jìn)行吸熱的技術(shù)，不僅使兩者之間的對流換熱達(dá)到很 好的效果，同時也為海水低溫蒸發(fā)創(chuàng)造了良好條件，并使得產(chǎn)生的水蒸氣可以自動排出。因 此本發(fā)明具有熱源能量利用率高傳熱效果很好，海水蒸發(fā)效果好，水蒸汽可自動排出等特 點(diǎn)，故能滿足現(xiàn)代大型海水淡化系統(tǒng)工程的需求。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1是本發(fā)明的剖面正視圖； 圖2是圖1沿A-A線的剖視圖； 圖3是圖1沿B-B線的剖視圖； 圖4是本發(fā)明的工作原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明是一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器，它主要由立式密閉容器10、 水蒸汽室1、上煙氣室2、進(jìn)水室3、換熱室4、下煙氣室5、排污室6、多根豎直傳熱管7和多 根異徑管8組成。所述的水蒸汽室1、上煙氣室2、進(jìn)水室3、換熱室4、下煙氣室5、排污室6自上而下 設(shè)置在立式密閉容器10內(nèi)。所述的水蒸汽室1頂部設(shè)有水蒸汽出口 11，上煙氣室2壁面設(shè)有煙氣出口 21，進(jìn) 水室3壁面設(shè)有進(jìn)水口 31，下煙氣室5壁面設(shè)有煙氣進(jìn)口 51，排污室6底部設(shè)有排污口 61。在立式密閉容器10內(nèi)部有規(guī)則地布置多根豎直傳熱管7，每根傳熱管都貫穿上煙 氣室2、進(jìn)水室3、換熱室4、下煙氣室5所在空間，每根傳熱管7兩端分別連接在水蒸汽室 1底面開孔端緣12與排污室頂面開孔端緣62，傳熱管7的中空內(nèi)腔71貫通水蒸汽室1和 排污室6。在每根傳熱管7外部都套有一根絕熱同心異徑管8，每根異徑管8都貫穿進(jìn)水室 3、換熱室4所在空間，處于進(jìn)水室3空間的異徑管8的管段為半徑比傳熱管7略大的圓管 82，處于換熱室4空間的異徑管8的管段為半徑由下而上逐漸變小的漸縮管83，在漸縮管 83與傳熱管7之間形成一環(huán)形通道81，在該環(huán)形通道81的上端為直徑較小的環(huán)形出口 84(如圖2所示)，在該環(huán)形通道的下端為直徑較大的環(huán)形進(jìn)口 85 (如圖3所示)。每根異徑管 8兩端分別連接在上煙氣室2底面開孔端緣22和下煙氣室5頂面開孔端緣52，使得傳熱管 7與異徑管8之間的環(huán)形通道81貫通上煙氣室2和下煙氣室5。處于進(jìn)水室空間的異徑管 8的管段與傳熱管7之間布置沿圓周對稱的多列噴嘴9，噴嘴9的列數(shù)根據(jù)進(jìn)水的壓力高低 進(jìn)行選擇，當(dāng)進(jìn)水壓力很高時，可只布置一列噴嘴9。噴嘴9貫通進(jìn)水室3空間與傳熱管7 內(nèi)腔71，并且噴嘴9 (參考圖2所示)出口與傳熱管7內(nèi)壁面相切。本發(fā)明的工作原理
如圖4所示，具有一定壓力的煙氣從煙氣進(jìn)口 51流入下煙氣室5，然后煙氣從下煙氣 室5流入具有環(huán)形通道81的漸縮噴嘴并自動加速，在進(jìn)水室3底面32位置煙氣速度達(dá)到 最大，并保持接近恒定流速流經(jīng)進(jìn)水室到達(dá)上煙氣室2，從煙氣出口 21排出。當(dāng)環(huán)繞傳熱管 的薄層煙氣沖刷傳熱管7外壁72時，煙氣與傳熱管7外壁72之間進(jìn)行強(qiáng)烈的對流換熱，傳 熱管7從煙氣吸收大部分熱量。通過給水泵進(jìn)行升壓的高壓海水從進(jìn)水口 31流入進(jìn)水室 3，然后海水從圓周對稱的噴嘴9沿切向方向高速噴射到傳熱管7的內(nèi)壁73，在離心力的作 用下，海水沿傳熱管7內(nèi)壁73面形成一層很薄的高速旋轉(zhuǎn)水膜向下流動直到排污室6，從排 污口 61流出。當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)水膜沖刷傳熱管7內(nèi)壁73時，旋轉(zhuǎn)水膜與傳熱管7內(nèi)壁之間進(jìn) 行強(qiáng)烈的對流換熱，旋轉(zhuǎn)水膜從傳熱管7吸收大部分熱量。由于旋轉(zhuǎn)水膜的離心力和卷吸 力作用，傳熱管7內(nèi)腔71產(chǎn)生一定程度的低真空，海水可以進(jìn)行低溫蒸發(fā)，并且由于旋轉(zhuǎn)水 膜非常薄，海水的蒸發(fā)阻力也很小，因此海水蒸發(fā)效果很好。海水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸汽由于旋 轉(zhuǎn)水膜的離心力作用將被排擠出傳熱管7內(nèi)腔71，上升到達(dá)水蒸汽室1，自動地從水蒸汽出 口 11排出。以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，各室進(jìn)出管道的布置可有多種，故不能以 此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修 飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器，其特征在于它主要由立式密閉容器、水蒸汽室、上 煙氣室、進(jìn)水室、換熱室、下煙氣室、排污室和多根豎直傳熱管組成；所述的水蒸汽室、上煙 氣室、進(jìn)水室、換熱室、下煙氣室、排污室自上而下設(shè)置在立式密閉容器內(nèi)；所述的水蒸汽室 頂部設(shè)有水蒸汽出口，上煙氣室壁面設(shè)有煙氣出口，進(jìn)水室壁面設(shè)有進(jìn)水口，下煙氣室壁面 設(shè)有煙氣進(jìn)口，排污室底部設(shè)有排污口 ；所述的多根豎直傳熱管沿縱向布置在立式密閉容 器內(nèi)，每根傳熱管都貫穿上煙氣室、進(jìn)水室、換熱室以及下煙氣室所在空間，每根傳熱管兩 端分別連接在水蒸汽室底面開孔端緣與排污室頂面開孔端緣，使得傳熱管的中空內(nèi)腔貫通 水蒸汽室和排污室；每根傳熱管外部都套有一根絕熱同心異徑管，每根異徑管都貫穿進(jìn)水 室、換熱室所在空間，每根異徑管兩端分別連接在上煙氣室底面開孔端緣和下煙氣室頂面 開孔端緣，使得傳熱管與異徑管之間的環(huán)形通道貫通上煙氣室和下煙氣室；處于進(jìn)水室空 間的異徑管段與傳熱管之間布置沿圓周對稱的多列噴嘴，噴嘴貫通進(jìn)水室空間與傳熱管內(nèi) 腔，并且噴嘴出口與傳熱管內(nèi)壁面相切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型高效海水淡化蒸發(fā)器，其特征在于處于進(jìn)水室空間的 異徑管段為半徑比傳熱管略大的圓管，處于換熱室空間的異徑管段為半徑由下而上逐漸變 小的漸縮管。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型高效海水淡化蒸發(fā)器，它是主要由立式密閉容器、水蒸汽室、上煙氣室、進(jìn)水室、換熱室、下煙氣室、排污室等組成。本發(fā)明中采用煙氣通過環(huán)形通道的漸縮噴嘴對傳熱管外壁進(jìn)行放熱的技術(shù)，不僅使煙氣熱量得到最大程度利用，也使兩者之間的對流換熱達(dá)到很好的效果；采用高壓海水形成高速旋轉(zhuǎn)水膜從傳熱管進(jìn)行吸熱的技術(shù)，不僅使兩者之間的對流換熱達(dá)到很好的效果，同時也為海水低溫蒸發(fā)創(chuàng)造了良好條件，并使得產(chǎn)生的水蒸氣可以自動排出。因此本發(fā)明具有熱源能量利用率高，傳熱效果好，海水蒸發(fā)效果好，水蒸汽可自動排出等特點(diǎn)，故能滿足現(xiàn)代大型海水淡化系統(tǒng)工程的需求。
文檔編號C02F1/04GK102060345SQ201110009250
公開日2011年5月18日 申請日期2011年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月17日
發(fā)明者何宏舟, 戴紹異, 陳志強(qiáng) 申請人:集美大學(xué)