本發(fā)明涉及降膜蒸發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種豎管降膜蒸發(fā)器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的蒸發(fā)器主要用來實現(xiàn)料液的蒸發(fā)濃縮，是工業(yè)中非常典型的化工單元操作設(shè)備，廣泛使用在化工、輕工、食品、制藥、海水淡化、污水處理等工業(yè)生產(chǎn)中。現(xiàn)有的蒸發(fā)器一般以水平管降膜和豎直管降膜為主，其中豎管降膜蒸發(fā)器一般是在蒸發(fā)腔室中加入料液，溶液通過布膜裝置，被分配到各個換熱管內(nèi)，沿換熱管內(nèi)壁呈膜狀向下流動，在薄膜狀料液流動過程中，料液被換熱管外壁的加熱蒸汽加熱發(fā)生汽化，形成濃縮液和二次蒸汽。降膜蒸發(fā)器是利用管外壁的加熱蒸汽對降膜流動的料液進行加熱的，因此降膜蒸發(fā)器的工作效率和工作性能都取決于液料的分布。但是傳統(tǒng)的豎管降膜蒸發(fā)設(shè)備，多采用多層噴淋盤式分布器操作時，料液從進液管進入管板的上部安裝的開有很多小孔的分布板內(nèi), 利用料液本身的重力作用向下流動，使得液料通過多層分布板的再分布。落到管板的上表面上，料液溢流進換熱管內(nèi)部，最終在換熱管內(nèi)壁呈膜狀流下，而產(chǎn)生的二次蒸汽由下部引出。設(shè)備經(jīng)常存在有液膜成膜效果差、液膜穩(wěn)定性不高等缺點，影響傳熱效率；蒸汽與呈膜狀下流的液體在換熱管內(nèi)共同從下部排出，未充分利用蒸汽的汽提效應；另外蒸發(fā)濃縮操作的熱源主要采用源源不斷的鍋爐生蒸汽。對于濃度低、處理量大的物料，蒸汽耗費的能源是相當可觀的，對于需要外購蒸汽的企業(yè)，隨著市場蒸汽價格的上漲，蒸汽運行成本越來越高，企業(yè)的負擔急劇增大。如何提高設(shè)備穩(wěn)定性、傳熱效率、減少裝置蒸汽的運行成本、節(jié)約能源是目前蒸發(fā)器設(shè)計的難點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了進一步提高設(shè)備穩(wěn)定性、傳熱效率、操作彈性、減少裝置蒸汽的運行成本、節(jié)約能源，本發(fā)明提供一種豎管降膜蒸發(fā)器。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種豎管降膜蒸發(fā)器，包括上管箱、下管箱、殼體、多根換熱管、上管板和下管板，殼體的上端與上管箱密封連接，殼體的下端與下管箱密封連接；殼體的上端設(shè)有上管板，殼體的下端設(shè)有下管板，上管板和下管板上分別設(shè)有多個用于安裝換熱管的安裝孔，多根換熱管通過安裝孔呈陣列豎直安裝在上管板與下管板之間，換熱管的外壁與相應的安裝孔之間密封安裝，且換熱管的上端與上管箱相通，換熱管的下端與下管箱相通，所述上管箱設(shè)有溶液進口和二次蒸汽出口，下管箱設(shè)有濃縮液出口和二次蒸汽出口，所述殼體的上部設(shè)有蒸汽進口，殼體的下部設(shè)有凝結(jié)水出口；所述上管箱內(nèi)部設(shè)有用于將溶液布設(shè)在換熱管內(nèi)壁的布膜裝置；所述的布膜裝置包括承液板、進液板、布液板和導液管，承液板位于溶液進口的下方，且固定在上管箱內(nèi)壁上，承液板的中心設(shè)有用于排出二次蒸汽的升氣孔，進液板與上管箱內(nèi)壁之間的空腔形成溶液流入布液板的通道，布液板上均勻設(shè)有多個用于將流進來的溶液噴淋到上管板上表面和導液管外表面的布液孔，布液板上設(shè)有供導液管貫穿的通孔，導液管的排布與換熱管相同，導液管一端伸入換熱管內(nèi)部，且導液管和換熱管的中心處于同一條軸線上，導液管外表面與相應的換熱管內(nèi)壁之間形成布膜環(huán)隙。

所述導液管伸入換熱管內(nèi)的部分呈擴口，且擴口與換熱管內(nèi)壁的間距為1.5-2.5mm。

所述導液管的外壁上設(shè)有螺旋溝槽。

所述螺旋溝槽為多條，設(shè)置在導液管與換熱管相配合的位置或設(shè)置在導液管擴口上方。

所述二次蒸汽出口和二次蒸汽出口均設(shè)有絲網(wǎng)除沫器。

所述殼體的上端與上管箱之間及殼體的下端與下管箱之間均為可拆卸連接。

所述上管板及下管板的外徑均大于殼體的外徑，殼體的上端通過上管板和設(shè)在上管箱外壁的連接凸起采用緊固件相連接；殼體的下端通過下管板和設(shè)在下管箱外壁上的連接凸起采用緊固件相連接。

所述殼體內(nèi)設(shè)有多個折流板，且多個折流板其中一側(cè)均與殼體內(nèi)壁連接，另一側(cè)與殼體間形成的間隙呈S形排布。

所述殼體外壁上還設(shè)有支耳。

所述承液板上的升氣孔呈筒狀，且升氣孔的頂端高于溶液進口。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供的豎管降膜蒸發(fā)器，工作時管程流體由溶液進口流入承液板上部的空間，然后溶液通過進液板與管箱內(nèi)壁之間形成的空腔均勻流入布液板，最后保持一定的液位。溶液由上布液板中的布液孔，均勻噴淋到上管板上表面和導液管外表面，保證每個換熱管均勻的溶液流量；導液管和換熱管相同的排布方式及導液管尾端的擴口保證了導液管的居中性；導液管與相應的換熱管之間形成的布膜環(huán)隙、導液管尾端的擴口及螺旋溝槽的存在，使得溶液在換熱管內(nèi)壁與導液管外壁的約束下，在換熱管內(nèi)壁面呈膜狀流動，實現(xiàn)換熱管的內(nèi)壁均勻布膜的目的。液膜向下流動的過程中被換熱管外壁的加熱蒸汽加熱汽化，在換熱管內(nèi)部產(chǎn)生二次蒸汽，這樣上升的蒸汽與呈膜狀下流的液體在換熱管內(nèi)逆流接觸產(chǎn)生汽提效應，增大了傳熱推動力和蒸發(fā)效率；另外二次蒸汽通過絲網(wǎng)除沫器去除蒸汽中夾帶的液沫及其它雜質(zhì)后由上下兩個二次蒸汽出口排出，保證了較高的二次蒸汽回收率，過濾后的二次蒸汽可代替生蒸汽作為熱源循環(huán)使用，從而減少對外界能源的需求，運行成本低，操作穩(wěn)定；

承液板結(jié)構(gòu)保證了管程流體由溶液進口流入承液板上部的所需空間，避免了溶液從導液管上端口流入導液管內(nèi)部，同時保證了二次蒸汽由承液板上部的筒狀升氣孔順利的排出，提高了二次蒸汽回收率；進液板與管箱內(nèi)壁之間形成的空腔通道保證了溶液均勻流入布液板；布液板的布液孔保證了每個換熱管液膜流量，控制了設(shè)備的降液密度；布膜環(huán)隙保證了液體受換熱管內(nèi)壁和導液管外壁的約束，在換熱管內(nèi)壁面呈膜狀流動；導液管和換熱管相同的排布方式及導液管末端的擴口保證了導液管的居中；多通道螺旋溝槽，來增加溶液的擾動，減薄液膜的厚度，減少傳熱阻力；二次蒸汽與液膜產(chǎn)生的汽提效應，增大了傳熱推動力和蒸發(fā)效率；該布膜結(jié)構(gòu)能夠使液膜均勻分布，成膜穩(wěn)定，避免干壁現(xiàn)象，使蒸發(fā)器內(nèi)部產(chǎn)生的二次蒸汽回收率高，回收方便，提高了傳熱效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A向視圖；

圖3為圖1的B-B截面視圖；

圖4為圖1的C處放大圖；

圖5為換熱管與導液管連接圖；

附圖標記：1、上管箱，2、溶液進口，3、二次蒸汽出口，4、承液板，5、進液板，6、導液管，7、布液板，8、緊固件，9、上管板，10、蒸汽進口，11、殼體，12、換熱管，13、折流板，14、支耳，15、凝結(jié)水出口，16、下管板，17、緊固件，18、下管箱，19、濃縮液出口，20、二次蒸汽出口，21、絲網(wǎng)除沫器，22、升氣孔，23、布液孔，24、擴口，25、螺旋溝槽，26、布膜環(huán)隙。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明做進一步的闡述。

一種豎管降膜蒸發(fā)器，包括上管箱1、下管箱18、殼體11、多根換熱管12、上管板9和下管板16，殼體11的上端與上管箱1密封連接，殼體11的下端與下管箱18密封連接；殼體11的上端設(shè)有上管板9，殼體的下端設(shè)有下管板16，上管板9和下管板16上分別設(shè)有多個用于安裝換熱管12的安裝孔，多根換熱管12通過安裝孔呈陣列豎直安裝在上管板9與下管板16之間，換熱管12的外壁與相應的安裝孔之間密封安裝，且換熱管12的上端與上管箱1相通，換熱管12的下端與下管箱18相通，所述上管箱1設(shè)有溶液進口2和二次蒸汽出口3，下管箱18設(shè)有濃縮液出口19和二次蒸汽出口20，所述殼體11的上部設(shè)有蒸汽進口10，殼體11的下部設(shè)有凝結(jié)水出口15；所述上管箱1內(nèi)部設(shè)有用于將溶液布設(shè)在換熱管12內(nèi)壁的布膜裝置；所述的布膜裝置包括承液板4、進液板5、布液板7和導液管6，承液板4位于溶液進口2的下方，且固定在上管箱1內(nèi)壁上，承液板4的中心設(shè)有用于排出二次蒸汽的升氣孔22，進液板5與上管箱1內(nèi)壁之間的空腔形成溶液流入布液板7的通道，布液板7上均勻設(shè)有多個用于將流進來的溶液噴淋到上管板9上表面和導液管6外表面的布液孔23，布液板7上設(shè)有供導液管6貫穿的通孔，導液管6的排布與換熱管12相同，導液管6一端伸入換熱管12內(nèi)部，且導液管6和換熱管12的中心處于同一條軸線上，導液管6外表面與相應的換熱管12內(nèi)壁之間形成布膜環(huán)隙；所述導液管6伸入換熱管12內(nèi)的部分呈擴口24，且擴口24與換熱管12內(nèi)壁的間距為1.5-2.5mm；所述導液管6的外壁上設(shè)有螺旋溝槽25；所述螺旋溝槽25為多條，設(shè)置在導液管6與換熱管12相配合的位置或設(shè)置在導液管6的擴口24上方；所述二次蒸汽出口3和二次蒸汽出口20均設(shè)有絲網(wǎng)除沫器21；所述殼體11的上端與上管箱1之間及殼體11的下端與下管箱18之間均為可拆卸連接；所述上管板9及下管板16的外徑均大于殼體11的外徑，殼體11的上端通過上管板9和設(shè)在上管箱1外壁的連接凸起采用緊固件8相連接；殼體11的下端通過下管板16和設(shè)在下管箱18外壁上的連接凸起采用緊固件17相連接；所述殼體11內(nèi)設(shè)有多個折流板13，且多個折流板13其中一側(cè)均與殼體11內(nèi)壁連接，另一側(cè)與殼體11間形成的間隙呈S形排布；所述殼體11外壁上還設(shè)有支耳14；所述承液板4上的升氣孔22呈筒狀，且升氣孔22的頂端高于溶液進口2，保證從溶液進口流入的液體，先進入承液板上部的空間，避免流入導液管內(nèi)部，同時溶液汽化產(chǎn)生的二次蒸汽通過升氣孔由二次蒸汽出口排出。

圖1所示為一種豎管降膜蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)示意圖，管箱流體由溶液進口2流入承液板4和升氣孔22形成的空間中，然后通過進液板5與上管箱1內(nèi)壁之間形成的空腔均勻流入布液板7上，最后保持一定的液位。溶液由布液板7中的布液孔23，均勻噴淋到上管板9上表面和導液管6外表面。換熱管12和導液管6形成的布膜環(huán)隙26，溶液再經(jīng)布膜環(huán)隙26、擴口24、螺旋溝槽25的共同作用，在換熱管12內(nèi)壁呈均勻的膜狀流下。液膜向下流動的過程中被換熱管12外壁的加熱蒸汽加熱產(chǎn)生汽化，這樣上升的蒸汽與呈膜狀下流的液體在換熱管12內(nèi)逆流接觸產(chǎn)生汽提效應，增大了傳熱推動力和蒸發(fā)效率。部分二次蒸汽上升通過導液管6和升氣孔22，進入上管箱1，由二次蒸汽出口3排出；部分二次蒸汽隨濃縮液進入下管箱18由二次蒸汽出口20排出；二次蒸汽排出前通過絲網(wǎng)除沫器21去除蒸汽中夾帶的液沫及其它雜質(zhì)。過濾后的二次蒸汽可代替生蒸汽作為加熱熱源通過蒸發(fā)器殼體11的上部的蒸汽進口10進入殼體內(nèi)部。這樣二次蒸汽進入蒸發(fā)器代替生蒸汽作為熱源循環(huán)使用，從而減少對外界能源的需求，運行成本低，操作穩(wěn)定。

獨特的布膜裝置及二次蒸汽與液膜產(chǎn)生的汽提效應使液膜均勻分布，成膜穩(wěn)定，避免干壁現(xiàn)象，提高了蒸發(fā)器內(nèi)部產(chǎn)生的二次蒸汽回收率，回收方便，傳熱效率高。

圖1~5為一種豎管降膜蒸發(fā)器的具體實施例，具有液膜分布品質(zhì)高、補液均勻、成膜穩(wěn)定、操作彈性大、壓力差值小、高傳熱系數(shù)、二次蒸汽回收率高、動力消耗小、熱源循環(huán)使用等優(yōu)點?？梢宰鳛橐环N高效蒸發(fā)濃縮技術(shù)在化工、輕工、食品、制藥、海水淡化、污水處理等工業(yè)生產(chǎn)中應用。