专利名称:高速自然强制循环蒸发器的制作方法
本发明属于竖管蒸发器和多效蒸发的技术领域：
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在化学工业和湿法冶金、食品、造纸等工业中均需要采用蒸发器，由于蒸发器是一种大量耗费热能的装置，加之能源价格不断上涨，因此改进蒸发器的结构，以降低热能消耗和合理分配热能，有效地利用各种余热已得到各国普遍的重视。降低蒸发器能耗的有效途径之一是采用多效蒸发;但各种多效蒸发器如长管自然循环型蒸发器、列文蒸发器等均要求有较大的温差，否则其后几效就沸腾不起来，难以实现其多效蒸发作业。如果采用强制循环来实现多效蒸发，象机械泵强制循环蒸发器，虽然可以在温差小(3～5℃)的条件下实现多效蒸发，不过随着料液在蒸发器中循环速度的提高，其电耗也会相应增大，而果如果要使其循环速度超过3.5米/秒，还将会受到泵输送能力和动力消耗过大的限制，因此要使这类多效蒸发器大型化则更为困难。
本发明的目的就是为了提供一种不用外加动力实现多效蒸发作业并能降低蒸发作业能耗的蒸发器。本发明所提供的是一种高速自然强制循环蒸发器，其特征在于将加热室分为截面相等的两部分，并在其中一部分的上方设置一台利用前一效所产生的二次蒸汽来控制料液沸腾高度的汽体扬声器和蒸汽直接加热器，利用其本身所产生的二次蒸汽作动力使料液在蒸发器内形成强制循环。故而本发明所提供的高速自然强制循环蒸发器既不需要外加机械动力;也不需要较大温差便可实现多效蒸发作业。
下面将从理论上论证本发明的构思。首先，根据气体扬升器的经验公式可计算每扬升1m3的料液到h米高所需要的二次蒸汽量VV =1.75hC l o gH + 1010]]>式中h为溶液的升扬高度(米);H为扬升器沉浸在溶液中的深度(米);C为经验系数，其值随H/(H+h)之比而变化如图1所示。设多效蒸发器组中任意一效所产生的二次蒸汽量为W公斤/时，蒸发器产生的二次蒸汽所能扬升的溶液量(即蒸发器的循环量)可根据式(1)求得Q＝ (W×V′)/(V) (2)式中V′为二次蒸汽比容〔米3/公斤〕;将式(2)代入式(1)，得Q =W . V ′.C l o gH + 10101.75 h]]>这样，根据提升总的溶液量和蒸发器加热管的总截面面积即可求出加热管内溶液流速，该溶液流速也就是蒸发器的循环速度。根据式(3)可得出加热管内溶液流速为u＝ (Q)/(3600×0.785d2×n) 〔米/秒〕(4)
式中n为加热管的根数，在本发明所提供的蒸发器中n为加热管总根数的1/2;d为加热管内径(单位米)。
以一组四效800米2的蒸发器为例，如其第一效产生的二次蒸汽量为20吨/时，蒸汽比容为0.463米3/公斤,扬升器的提升高度为0.5米，扬升管沉浸深度为20米，加热管内径为0.05米，主辅加热管的总根数为1514根，按照上述各参数，可得出蒸发器的循环量为Q =20×1000×0.463×14.8 l o g20+10101.75×0.5]]>=74729.73米3/秒加热管内溶液的流动速度为u＝ 74729.73/(3600×0.785×0.052×757) ＝13.97(米/秒)上述循环速度显然比列文蒸发器(循环速度为1.5～2米/秒)和强制循环蒸发器(通常循环速度为2～3.5米/秒)要大得多。
同已知的各类蒸发器相比较，本发明所提供的高速自然强制循环蒸发器其主要优点是1、同机械泵强制循环型蒸发器相比，结构简单，不用外加动力，从而可节省大量电能，故运行费也低，经济效益高;
2、由于其升液器中的物料为汽液混合物，它与升液器外部溶液的密度差几乎是1/2的关系，故而因液柱静压引起的温度差损失很小，当加热蒸汽与被加热溶液之间的温度差小(3～5℃)时仍可实现多效作业，同列文蒸发器相比，汽耗大为降低，可达到0.27-0.3T/T。
3、可以用来处理粘度大、易结晶和易结垢的物料;
4、蒸发器中料液的循环速度能达5米/秒以上，而且可以事先设计好使循环速度控制在理想的速度范围内。
总之，本发明所提供的自然强制循环蒸发器是一种高效低耗的先进的蒸发器，它的推广应用必将带来很好的经济效益和社会效益。
本发明所提供的高速自然强制循环蒸发器按其结构可分为外循环式和内循环式两种，其结构图分别如图2、图3所示。图2系外循环式高速自然强制循环蒸发器的主剖面图;图3系内循环式高速自然强制循环蒸发器的主剖面图。在图2和图3中，(1)为加热室;(2)为汽体扬升器;(3)为蒸汽直接加热器;(4)为蒸发室;(5)为液滴捕集器;(6)为下液室;(7)为导流板;(8)为加热蒸汽进口;(9)为二次蒸汽排出口;(10)为循环室;(11)为凝结水排出口;(12)为不凝气排出口;(13)为溶液进口;(14)为溶液出口。
现在结合图2、图3分别叙述本发明的最佳实施例。
图2为外循环式高速自然强制循环蒸发器，其加热室分为截面相等、彼此分离的两部分(1)和(1′)，加热管分装在两个相等的长圆柱形筒内，加热室(1)的上方设汽体扬升器(2)，在汽体扬升器的相应部位上可设置一个以上的蒸汽直接加热器(3)，汽体扬升器上端接蒸发室(4)，蒸发室内安有液滴捕集器(5)，加热室(1′)的上部为循环室;循环室上端也同蒸发室(4)相接。加热室(1)和(1′)的下端通过呈U形的下液室(6)相连通。蒸发器工作时，汽体扬升器使加热室(1)内料液向上运动，而加热室(1′)内料液向下经过下液室(6)进入加热室(1)形成外循环。
图3为内循环式高速自然强制循环蒸发器，其加热室分为截面相等的内外两部分(1)和(1′)，全部加热管均装在一个长圆柱形筒内，内加热室的上部设汽体扬升器(2)和一个蒸汽直接加热器(3)，料液在汽体扬升器的作用下向上运动，通过设于蒸发室(4)底部的导流板(7)进入外循环室(10)，再由外循环室向下并经由外加热室和下液室(6)形成内循环过程。内循环结构的蒸发器，下液室外径与外加热室的外径相等，其底部成半球形，下液室分为内、外两腔室，即其内部有一开口的圆筒，圆筒的外径与内加热室外径相等。内循环式蒸发器其汽体扬升器和外部循环室通常呈倒圆台形，即其顶端截面直径(d2)要大于底端截面直径d1(即内加热室内径)，两者之比值为(d2)/(d1) ＝1+ (W·V′)/(Q) (5)必须指出，尽管给出了上述两个最佳实施例，但本发明所提供的高速自然强制循环蒸发器提出的主要是一种新型多效蒸发器的结构原理，因此在现有的各种类型的蒸发器上按照本发明的结构原理加以改造，制成与上述两个实施例相近似而只是具体形状和构造略有不同的蒸发器，这对于本专业领域内的普通技术人员来说是不困难的，象如此显而易见的代换和改变，均应视为包括在本发明的权利要求
的保护范围之内。
权利要求
1.一种包括加热室、蒸发室(4)、液滴捕集器(5)、循环室(10)的高速自然强制循环蒸发器，其特征在于将加热室分为截面相等的两部分(1)、(1′)，并在其中一部分的上方设置一台利用前一效所产生的二次蒸汽来控制料液沸腾高度的汽体扬升器(2)和蒸汽直接加热器(3)。
2.按权利要求
1所述的蒸发器，其特征在于截面相等的两加热室(1)、(1′)是彼此分离的加热管分装在两个相等的长圆柱形筒内，其中加热室(1)的上方设汽体扬升器，在汽体扬升器的相应部位上可设置一个以上的蒸汽直接加热器。
3.按权利要求
1所述的蒸发器，其特征在于截面相等的两个加热室(1)、(1′)系内，外两部分，全部加热管均装在一个长圆柱形筒内，在内加热器的上方安置有汽体扬升器和一个蒸汽直接加热器。
专利摘要
本发明提供了一种高速自然强制循环蒸发器，它包括加热室、蒸发室(4)、液滴捕集器(5)、循环室(10)等部件，其特征在于将加热室分为截面相等的两部分(1)、(1＇)，并在其中一部的上方设置一台汽体扬升器(3)和蒸汽直接加热器(3)，利用其本身所产生的二次蒸汽作动力使料液在蒸发器内形成强制循环。本发明所提供的蒸发器其结构可分为外循环式和内循环式两种，均可在既不需要外加机械动力，又不需要较大温差的条件下实现多效蒸发作业。
文档编号B01D1/26GK87101530SQ87101530
公开日1988年10月19日 申请日期1987年4月6日
发明者王家山, 范舒华 申请人:沈阳铝美设计研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan