一种加热蒸发装置的制作方法

本发明涉及溶液浓缩装置技术领域，更进一步地说是涉及一种加热蒸发装置。

背景技术：

蒸发器包括管程和壳程，在真空状态下，将蒸汽通入到加热器的壳程内，在管程内通入料液。当对管程内的料液加热时，壳程内的蒸汽从气相变成液相放出热量，凝结成水从壳和流出，

管程内的料液吸收热量，其中的水分从蒸发室上方排出，使料液中的溶剂相对减少，达到浓缩的目的。当管道中雷诺系数Re<2000为层流状态，Re>6500为螺旋状紊流状态，Re处于2000～6500之间为过渡状态，不同雷诺系数下液体的流动状态、运动规律不同，雷诺系数大小决定了粘性流体的流动特性。

现有技术中的管程采用直管，液料在管程内为层流状态自然循环蒸发，直管的雷诺系数小，管内壁逐渐形成粘滞力，粘滞力对流场的影响大于惯性，料液的流速会因粘滞力而衰减，导致流速下降，极易发生料液贴付在管程内壁，受热过程中发生碳化或糊壁现象。影响蒸发的主要因素是流速和温度，在同等温度下流速变慢，雷诺系数小的管道会导致蒸发的速度下降，换热效果不好。

因此，对于本领域的技术人员来说，如何设计一种换热效果好、不易糊壁的蒸发装置，是目前本领域的技术人员需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种加热蒸发装置，提高了换热效率，料液无法附着在内壁上，管壁内部不易形成挂壁或糊壁现象。具体方案如下：

一种加热蒸发装置，包括用于料液加热的加热器、用于料液中气体和液体分离的蒸发室，所述加热器的内部设置用于流通料液的加热管，所述加热器的筒体内通入蒸汽对所述加热管进行加热，通过所述加热管的内壁的液体在管内部产生螺旋状旋转同时自身形成紊流。

可选地，所有所述加热管为螺旋管。

可选地，螺旋状的所述加热管的两端为直管，两端的直管与所述加热器的上、下的管板连接固定。

可选地，所述加热器呈圆筒状，所述加热管均匀地固定在所述加热器的两端。

可选地，相邻的所述加热管之间的距离小于或等于所述加热管直径的两倍。

可选地，所述加热管为不锈钢螺旋管。

可选地，所述加热器内的料液通过第一管路流向所述蒸发室，所述蒸发室中的料液通过第二管路流向所述加热器，所述第二管路上上设置用于推动料液流动的助力循环装置)。

可选地，所述助力循环装置采用为离心泵、轴流泵或混流泵。

本发明提供了一种加热蒸发装置，包括用于料液加热的加热器、用于料液中气体和液体分离的蒸发室，料液由加热器进行加热升温，再流入蒸发室中，在蒸发室中将蒸汽排出，蒸发室内的料液可重新进入加热器中循环蒸发，对料液进行浓缩。在加热器的筒体内部设置用于流通料液的加热管，料液在加热管中流动，与通入加热器内的蒸汽进行热交换，加热管的内壁结构能够使流经的料液产生紊流，与传统的直管结构相比，料液以紊流的状态在加热管内流动，流速更大，提高了换热效率，由于料液以紊流状态流动，因此无法附着在内壁上，管壁内部不易形成挂壁或糊壁现象。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的加热蒸发装置的整体结构图；

图2为加热器的截面图；

图3为加热管的结构图。

其中：

加热器 1、加热管 11、蒸发室 2、第一管路 3、第二管路 4。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种加热蒸发装置，提高了换热效率，料液无法附着在内壁上，管壁内部不易形成挂壁或糊壁现象。

为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本申请的加热蒸发装置进行详细的介绍说明。

如图1所示，为本发明提供的加热蒸发装置的整体结构图。本发明提供了一种加热蒸发装置，包括用于料液加热的加热器1、用于料液中气体(Vapor)与液体(Liquid)分离的蒸发室2，料液由加热器1进行加热升温，再流入蒸发室2中，在蒸发室2中将蒸汽排出，蒸发室2内的料液可重新进入加热器1中循环蒸发，对料液进行浓缩。蒸发室2连接真空泵，使蒸发室2内产生负压环境，及时排出蒸汽。

加热器1的内部设置用于流通料液的加热管(Spiral Surface Tube)11，加热器内各个加热管11的间隙通入热蒸汽，利用蒸汽与加热管11内料液的温差对加热管11内的料液进行加热。本发明的加热管11内壁为能够使流经的料液产生紊流的结构。与传统的直管加热结构相比，料液以紊流的状态在加热管11内流动，流速更大，提高了换热效率，由于料液以紊流状态流动，因此无法附着在加热管11的内壁上，管壁内部不易形成挂壁或糊壁现象。

如图2和图3所示，分别为加热器和加热管的截面图；本发明中的所有加热管11为螺旋管，螺旋管的雷诺数较大，惯性力占主要地位，流体呈紊流流动状态，一般管道雷诺数Re＜2000为层流状态，Re＞6500为紊流状态，Re＝2000～6500为过渡状态。在不同的流动状态下，流体的运动规律.流速的分布等都是不同的，因而管道内流体的平均流速与最大流速的比值也是不同的。因此雷诺数的大小决定了粘性流体的流动特性)，螺旋管内部雷诺数较大时，惯性对流场的影响大于粘滞力，流体流动较不稳定，流速的微小变化容易发展、增强，形成紊乱、不规则的紊流流场，流体的流线开始出现波状的摆动，摆动的频率及振幅随流速的增加而增加。又因料液通过时自身形成惯性力，通入蒸汽加热时，能够有效减少料液在管道内通过时形成碳化或糊壁的现象。螺旋管是本发明给出的一种具体设置形式，只要可以产生紊流的管道内壁结构都是可以的。一根螺旋管可以仅设一条料液通道，也可以由多根管道相互螺旋配合形成的麻绳状结构。

进一步，加热管11的两端为直管，通过两端的直管与加热器1的上、下的管板(Tube sheet)连接固定。加热器1的两端分别设置连接板，通过连接板固定限位各个加热管11，加热管11的两端贯通，与其他的结构，例如蒸发器2进行连接。加热管11的两端为直管段，方便在加热器1两端的连接板上设置安装孔。

在上述任一技术方案及其相互组合的基础上，本发明中的加热器1呈圆筒(Shell)状，加热管11均匀地固定在加热器1的两端。加热管11之间的间距相对平均，换热过程更为均匀一致。

为了保证加热器1的换热效率，相邻的加热管11之间的距离小于或等于加热管11直径的两倍。本发明采用的加热管11为不锈钢螺旋管，能够承受高温，不易出现变形，保持加热管11长时间受热不变形，确保加热管11内的紊流效果，不锈钢的导热效果好，换热效率高。

在工作过程中，加热器1内的料液通过第一管路3流向蒸发室2，蒸发室2中的料液通过第二管路4流向加热器1，第二管路上4上设置用于推动料液流动的助力循环装置5。

实际应用时，助力循环装置5可为离心泵、轴流泵或混流泵。

由于加热管11为螺旋管，在相同尺寸管径的情况下，螺旋管比直管的换热面积增大，即使料液内部的杂质含量很高，换热效率的提高也非常显著，由于换热效率高，装置尺寸可比直管尺寸约小30％，也可实现相同的换热效果。以紊流状态流动，料液的流速更大，螺旋状加热管11内部不易形成挂壁或糊壁现象。浓缩液浓度变高蒸发，效率仍然很高，可实现高浓度浓缩。生产工程完成后CIP工程内部管道清洗时，液体以紊流状态流动，比直管更易清洗。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理，可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。