本發(fā)明涉及蒸發(fā)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種豎管降膜蒸發(fā)器。

背景技術(shù)：

通常豎管降膜蒸發(fā)器作為一種高效蒸發(fā)設(shè)備以其特有的優(yōu)點(diǎn)逐漸被廣泛應(yīng)用于石油化工以及冶金、輕工、食品加工、醫(yī)藥、海水淡化、污水處理等領(lǐng)域。降膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)與垂直安裝的管殼式換熱器相同，殼側(cè)為加熱流體，管內(nèi)為蒸發(fā)液體。降膜蒸發(fā)器要蒸發(fā)的液體自管頂進(jìn)入，呈膜狀沿管壁向下流，在此過(guò)程中液體被蒸發(fā)提濃。殼側(cè)是用蒸汽冷凝自上而下加熱，降膜蒸發(fā)器的管側(cè)和殼側(cè)被換熱管管壁等完全隔離，殼側(cè)的熱量通過(guò)換熱管管壁傳導(dǎo)到管側(cè)來(lái)加熱工藝流體。蒸發(fā)液體進(jìn)入豎管降膜蒸發(fā)器后，被分配到一個(gè)或多個(gè)垂直換熱圓管的內(nèi)表面，為使液體均勻地分布到圓形管板上每根換熱管中，并沿?fù)Q熱管內(nèi)壁在重力和自蒸發(fā)的二次蒸汽的作用下形成均勻液膜自上而下流動(dòng)。由于液體通常含有溶解的固體，各管子間液體分布的不均勻會(huì)導(dǎo)致給料不足的管子“干壁”和結(jié)垢現(xiàn)象，降膜蒸發(fā)器是膜狀蒸發(fā)，其傳熱系數(shù)決定于換熱管中氣液體流速、結(jié)垢及液膜厚度等因素。

孫平等在“引入蒸汽對(duì)垂直管內(nèi)降膜蒸發(fā)傳熱及流動(dòng)的影響”(孫平等，化學(xué)工程，引入蒸汽對(duì)垂直管內(nèi)降膜蒸發(fā)傳熱及流動(dòng)的影響[J]，1993，21(5))一文中提出了向垂直管內(nèi)引入飽和蒸汽的設(shè)想，并對(duì)該條件下降膜蒸發(fā)的傳熱及流動(dòng)進(jìn)行了研究。該方案是從換熱管上端入口引入的飽和蒸汽，經(jīng)分布器的平衡管進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)。該蒸汽與管內(nèi)蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽一同經(jīng)分離室分離。這樣可提高其傳熱系數(shù)、 增加液膜攪動(dòng)、縮短液膜的停留時(shí)間、減輕結(jié)垢及溶液變質(zhì)。但它只改變了換熱管中氣液體流速及液膜厚度等影響傳熱的因素，沒(méi)有對(duì)換熱管“干壁”而結(jié)垢現(xiàn)象產(chǎn)生有益效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易結(jié)垢，易清洗的降膜蒸發(fā)器，從而使降膜蒸發(fā)器換熱效果好，換熱效率高。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種豎管降膜蒸發(fā)器，其包括蒸發(fā)器外殼、上管板、下管板、液體分布器和多個(gè)換熱管，多個(gè)所述換熱管豎直排列在所述蒸發(fā)器外殼中，所述換熱管的上端和下端分別通過(guò)所述上管板和下管板安裝在所述蒸發(fā)器外殼中，所述液體分布器位于所述上管板的上方，所述蒸發(fā)器外殼的頂部設(shè)有進(jìn)液管，其底部設(shè)有濃縮液出液管，所述蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁設(shè)有通入飽和蒸汽的蒸汽入口，其側(cè)壁還設(shè)有蒸汽出口，所述換熱管由多孔材料制成。

其中，所述多孔材料的孔徑為0.10μm-100μm，所述換熱管管壁的厚度為0.1mm-20mm。

本發(fā)明還提供一種豎管降膜蒸發(fā)器，其包括蒸發(fā)器外殼、上管板、下管板、液體分布器和多個(gè)換熱管，多個(gè)所述換熱管豎直排列在所述蒸發(fā)器外殼中，所述換熱管的上端和下端分別通過(guò)所述上管板和下管板安裝在所述蒸發(fā)器外殼中，所述液體分布器位于所述上管板的上方，所述蒸發(fā)器外殼的頂部設(shè)有進(jìn)液管，其底部設(shè)有濃縮液出液管，所述蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁設(shè)有通入飽和蒸汽的蒸汽入口，其側(cè)壁還設(shè)有蒸汽出口，所述換熱管的管壁分布有多個(gè)小孔，所述管壁外包裹有多孔材料。

其中，所述換熱管為金屬管。

其中，所述小孔的直徑為0.3mm-10mm，所述換熱管管壁的厚度 為0.1mm-10mm。

其中，所述多孔材料的孔徑為0.02μm-30μm。

其中，所述蒸汽入口位于蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁上方，所述蒸汽出口位于蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁下方。

其中，所述上管板和下管板均設(shè)有多個(gè)管孔，所述換熱管的上端穿過(guò)上管板的管孔，其下端對(duì)應(yīng)穿過(guò)下管板的管孔，并通過(guò)焊接、漲接或可拆卸連接與所述上管板和/或下管板連接，所述換熱管的上端還設(shè)有導(dǎo)流裝置。

其中，與所述蒸汽出口同側(cè)的蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁還設(shè)有蒸汽冷凝液出口，所述蒸汽冷凝液出口位于下管板的上方。

其中，所述液體分布器與所述蒸發(fā)器外殼同軸設(shè)置。

(三)有益效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的一種豎管降膜蒸發(fā)器，換熱管采用多孔材料制成或者換熱管由普通的金屬管制成，在金屬管的管壁設(shè)有若干小孔，在金屬管外包裹多孔材料；由此降膜蒸發(fā)器的殼側(cè)和管側(cè)被換熱管管壁相對(duì)隔離，在兩側(cè)的蒸汽壓差作用下殼側(cè)的一小部分蒸汽透過(guò)換熱管管壁的微孔直接進(jìn)入管側(cè)，將殼側(cè)的蒸汽引入到管側(cè)中，引入的蒸汽將造成換熱管內(nèi)液膜湍動(dòng)，傳熱系數(shù)隨液體雷諾數(shù)的增大而增大，強(qiáng)化了傳熱；并且引入的小部分蒸汽處于飽和狀態(tài)，由于管側(cè)操作溫度低于引入蒸汽的露點(diǎn)溫度，蒸汽就會(huì)凝結(jié)在管壁的管側(cè)表面，這樣便保持了換熱管內(nèi)濕潤(rùn)，避免了管子“干壁”和結(jié)垢現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一種豎管降膜蒸發(fā)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中A的局部放大圖。

圖中：1：殼側(cè)；2：小孔；3：換熱管管壁；4：冷凝液；5：液膜；6：管側(cè)；7：蒸汽入口；8：進(jìn)液管；9：蒸汽冷凝液出口；10： 蒸汽出口；11：濃縮液出液管；12：液體分布器；13：導(dǎo)流裝置；14：上管板；15：換熱管；16：下管板；17：引入蒸汽。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說(shuō)明，“多個(gè)”、“多根”、“多組”的含義是兩個(gè)或兩個(gè)以上。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明提供的一種豎管降膜蒸發(fā)器，該降膜蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)與垂直安裝的管殼式換熱器相同，其中，換熱管15內(nèi)為管側(cè)6，換熱管15外為殼側(cè)1，殼側(cè)1為加熱流體，管側(cè)6為蒸發(fā)液體；其包括蒸發(fā)器外殼、上管板14、下管板16、液體分布器12和多個(gè)換熱管15，多個(gè)所述換熱管15豎直排列在所述蒸發(fā)器外殼中，所述換熱管15的上端和下端分別通過(guò)所述上管板14和下管板16安裝在所述蒸發(fā)器外殼中，所述液體分布器12位于所述上管板 14的上方，用于為換熱管15提供待蒸發(fā)的液體，所述蒸發(fā)器外殼的頂部設(shè)有進(jìn)液管8，其底部設(shè)有濃縮液出液管11，所述蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁設(shè)有通入飽和蒸汽的蒸汽入口7，其側(cè)壁還設(shè)有蒸汽出口10，所述降膜蒸發(fā)器要蒸發(fā)的液體自管頂進(jìn)液管8進(jìn)入，呈膜狀沿?fù)Q熱管管壁3向下流，在此過(guò)程中液體被蒸發(fā)提濃；通過(guò)蒸汽入口7通入蒸汽對(duì)換熱管15進(jìn)行自上而下加熱，降膜蒸發(fā)器的殼側(cè)1和管側(cè)6被換熱管管壁3相對(duì)隔離，具體地，所述換熱管15由多孔材料制成；一方面殼側(cè)1的熱量通過(guò)換熱管管壁3傳導(dǎo)到管側(cè)6來(lái)加熱管內(nèi)的工藝流體，另一方面在殼側(cè)1和管側(cè)6兩側(cè)的蒸汽壓差作用下殼側(cè)1的一小部分蒸汽透過(guò)換熱管管壁3直接進(jìn)入管側(cè)6，將殼側(cè)1的蒸汽引入到管側(cè)6中；在引入蒸汽17后，降膜蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)顯著提高，圖中箭頭所指方向?yàn)檎羝牧鲃?dòng)方向，這是由于引入蒸汽17會(huì)造成換熱管15管內(nèi)液膜5湍動(dòng)，傳熱系數(shù)隨液體雷諾數(shù)的增大而增大，強(qiáng)化了傳熱；并且引入的小部分蒸汽處于飽和狀態(tài)，由于管側(cè)6操作溫度低于引入蒸汽17的露點(diǎn)溫度，蒸汽便會(huì)液化成冷凝液4凝結(jié)在換熱管管壁3的管側(cè)6表面，由此保持換熱管15內(nèi)濕潤(rùn)，避免了換熱管15管內(nèi)的“干壁”和結(jié)垢現(xiàn)象。

所述多孔材料可以為陶瓷多孔材料、玻璃多孔材料等，可以根據(jù)實(shí)際需要具體選擇，所述多孔材料的孔徑可以為0.10μm-100μm，優(yōu)選為0.50μm-60μm，所述換熱管管壁3的厚度可以為0.1mm-20mm，優(yōu)選為0.2mm-10mm。

為了實(shí)現(xiàn)蒸汽對(duì)換熱管15進(jìn)行自上而下加熱，優(yōu)選地，所述蒸汽入口7位于蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁上方，所述蒸汽出口10蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁下方。

其中，所述上管板14和下管板16均設(shè)有多個(gè)管孔，所述換熱管15的上端穿過(guò)上管板14的管孔，其下端對(duì)應(yīng)穿過(guò)下管板16的管孔，并通過(guò)焊接、漲接或可拆卸連接與所述上管板14和/或下管板16連接，所 述換熱管15的上端還設(shè)有導(dǎo)流裝置13，所述導(dǎo)流裝置13可以為導(dǎo)流管，用于引導(dǎo)蒸發(fā)液體進(jìn)入換熱管15。

其中，與所述蒸汽出口10同側(cè)的蒸發(fā)器外殼的側(cè)壁還設(shè)有蒸汽冷凝液出口9，所述蒸汽冷凝液出口9位于下管板16的上方，用于排出蒸汽冷凝后的液體。

其中，所述液體分布器12與所述蒸發(fā)器外殼同軸設(shè)置，用于向多個(gè)所述換熱管15均勻噴灑液體。

實(shí)施例二

本實(shí)施例二與實(shí)施例一的區(qū)別在于，如圖2所示，所述換熱管15為普通的金屬管，所述換熱管15的管壁分布有多個(gè)小孔2，所述小孔2水平設(shè)置，所述管壁外包裹有多孔材料。

其中，所述小孔2的直徑為0.3mm-10mm，優(yōu)選為0.5mm-6mm，所述換熱管管壁3的厚度為0.1mm-10mm，優(yōu)選為0.2mm-6mm。

其中，所述多孔材料的孔徑為0.02μm-30μm，優(yōu)選為0.05μm-20μm。

由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、不易結(jié)垢、易清洗，換熱效果好，換熱效率高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。