专利名称：管内降膜蒸发器的布膜器及布膜器组合工件的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传热传质领域，特别是一种管内降膜蒸发器的布膜器及布膜器组 合工件。
背景技术：
依靠重力作用将液体以膜层形式分布在固体壁面上进行传热传质操作的列管式 下降液膜换热器、蒸发器、反应器等过程设备在很多工业领域有大量应用。当前成型的用于 工业上的布膜装置的形式有很多，但液膜在管壁上的分布不均始终是一个棘手问题，由此 导致传热传质效率降低、破坏产品品质甚至使生产无法正常进行等后果。已有的液膜布膜 元件都是在换热管的入口处将液体分布在换热管的周壁上。但是，影响下降液膜设备布液 均勻性的环节不仅在液膜入口处，在液膜降落过程中也极为显著。在液膜降落过程中，由于 液膜的运动、蒸发、热毛细力等因素的作用，液膜在管壁表面上的分布会趋于厚薄不均，以 致出现干壁的情况，使得液体在操作中冷热不均，从而降低设备的传热传质效率，影响液体 产品的质量。现有的布膜装置无法解决液膜下降过程中布液不均勻的问题。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种管内降膜蒸发器的布膜 器，其能够有效提高布膜均勻性。本实用新型的另一目的在于克服现有技术的不足，提供一种管内降膜蒸发器的布 膜器组合工件，其能够将液体在换热管入口处及流程中间位置处均勻布膜，减少干壁的发 生，提高传热传质效率。本实用新型解决其技术问题是通过以下技术方案实现的一种管内降膜蒸发器的布膜器，其特征在于由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正 向上下同轴固装而成，螺旋叶片锥体由锥形基体及表面圆周均布所制的多个螺旋叶片构 成，螺旋叶片锥体及球面锥体内部均制有同轴的中心孔，球面锥体上端外表面承接于螺旋 叶片锥体下端螺旋叶片根部，在螺旋叶片锥体上端同轴制有上连接管，在螺旋叶片锥体下 端同轴制有下连接管。而且，所述的螺旋叶片锥体的锥形基体在竖直方向的锥角为5 20°。而且，所述的螺旋叶片锥体上的螺旋叶片为5 8个，螺旋叶片的旋转角为15 30°，螺旋叶片厚度为1. 5 2. 5mm,螺旋叶片高度为4 8mm。而且，所述的螺旋叶片锥体与球面锥体的轴向整体高度与球面锥体外表面最大直 径之比为1 2。一种管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于主要由上排气管、上布膜 器、下排气管、下布膜器自上而下同轴固装而成，上布膜器、下排气管及下布膜器均安装于 换热管内，上布膜器位于换热管入口处，上排气管位于换热管上方；上排气管下端与换热管 之间通过间隔均布的一组上定位板进行固装，在下排气管外壁与换热管内壁之间通过一组下定位板进行固装；上布膜器及下布膜器均由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正向上下同轴 固装而成。而且，所述的上布膜器及下布膜器的螺旋叶片锥体均由锥形基体及表面圆周均布 所制的多个螺旋叶片构成，螺旋叶片锥体及球面锥体内部均制有同轴的中心孔，球面锥体 上端外表面承接于螺旋叶片锥体下端螺旋叶片根部，在螺旋叶片锥体上端同轴制有上连接 管，在螺旋叶片锥体下端同轴制有下连接管，上布膜器的上连接管与上排气管下端固装，上 布膜器下连接管与下排气管上端固装，下布膜器的上连接管与下排气管下端固装。而且，所述的下排气管管壁上制有多个排气孔。本实用新型的优点和有益效果为1.本布膜器由螺旋叶片锥体及球面锥体共同构成，在布膜器螺旋叶片锥体的作用 下，液膜在垂直下降的过程中产生一定的周向旋转运动，从而使液膜在进入换热管内壁时 沿管壁周向有一定运动速度，利于布膜均勻；布膜器下端的球面锥体与管道内壁的间隙沿 高度方向一样，液体在这一段沿管壁周向均勻分布，形成厚度均勻的液体膜层向管壁下方 流去，其布膜均勻性沿轴向的有效性更加持久。2.本布膜器组合工件包括安装在换热管入口处的上布膜器及换热管中部的下布 膜器，不仅能够保证在换热管入口布液均勻性，并使液膜在换热管中段进行第二次均勻化， 使液膜沿换热管内壁分布得到又一次均勻化，对液膜下边流程操作起到一个调整作用，从 而有效减少换热管中段干壁的发生，有利于提高液膜操作的效率，提高液体产品的质量。3.本布膜器组合工件中上布膜器通过上定位板将沿长度方向和半径方向定位对 中，下布膜器通过下定位板将它沿半径方向定位，上、下布膜器定位和对中可靠。4.本布膜器组合工件中的下排汽管管壁上开有很多排气孔，孔径> 5mm，使得相 同高度处液膜蒸发产生的蒸汽可以由这些孔进入排汽管，并由上部排出。5.本实用新型结构设计科学合理，布膜器设置有独特的螺旋叶片锥体及球面锥 体，具有更佳的布膜均勻性；布膜器组合工件能够确保在换热管入口布液均勻性，并在换热 管中段进行第二次均勻化，提高传热传质效率及液体产品质量；同时布膜器及其组合工件 还具有结构简单，便于制造，安装和维修方便的优点。
图1为本实用新型的布膜器结构示意图(剖视图)；图2为图1的俯视图；图3为本实用新型布膜器组合工件的结构示意图(与换热管、管板、盖板安装配 合)；图4为图3的A-A向剖视图；图5为图3的B-B向剖视图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。一种管内降膜蒸发器的布膜器，如图1中所示，由一螺旋叶片锥体2及一球面锥体3正向上下同轴螺纹安装而成。螺旋叶片锥体由锥形基体及表面圆周均布所制的多个螺旋 叶片5构成。螺旋叶片锥体的锥形基体在竖直方向的锥角为5 20°。螺旋叶片为5 8个，螺旋叶片的旋转角为15 30°，螺旋叶片厚度为1. 5 2. 5mm,螺旋叶片高度为4 8mm。螺旋叶片锥体及球面锥体内部均制有同轴的中心孔。球面锥体上端外表面承接于螺 旋叶片锥体下端螺旋叶片根部。球面锥体外表面最大直径处与换热管内壁的间隙< 3mm，其 锥形端面略向内凹。螺旋叶片锥体与球面锥体的轴向整体高度H与球面锥体外表面最大直 径之D之比为1 2，螺旋叶片锥体高度为整体高度的3/4。以上结构参数均为能够产生最 佳布液均勻性的优选参数。在螺旋叶片锥体上端同轴制有上连接管1，在螺旋叶片锥体下端 同轴制有下连接管4，以便在工作时与排汽管相连接。一种管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，如图3所示，主要由上排气管7、上布膜 器9、下排气管12、下布膜器14自上而下同轴固装而成。上布膜器、下排气管及下布膜器均 安装于换热管11内。上布膜器位于换热管入口处，上排气管位于换热管上方，上排气管下 端与换热管入口及管板10处通过一组上定位板8进行固装，上定位板对上布膜器起到沿高 度方向和半径方向的定位、对中作用。上排气管上端与盖板6固装。下排气管外壁与换热 管内壁之间通过一组下定位板13进行固装，下定位板对下布膜器起到沿半径方向的定位 对中作用。上、下两组定位板各有三片厚度为1 2mm的小薄板沿圆周均勻分布。上下排 汽管内外径分别相等。下排气管管壁上制有多个排气孔15，孔径> 5mm，使得相同高度处液 膜蒸发产生的蒸汽可以由这些孔进入排汽管由上部排出。上布膜器及下布膜器均与图1中 布膜器结构相同，均由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正向上下同轴固装而成。上布膜器的 上连接管与上排气管下端固装，上布膜器下连接管与下排气管上端固装，下布膜器的上连 接管与下排气管下端固装。本布膜器组合工件的工作原理为本布膜器组合工件用于上端排汽的列管式降落液膜蒸发器的蒸发操作。换热管外 壁处于换热器的壳程，通入蒸汽或其它液体介质作为加热热源。被加热或被蒸发浓缩的液 体介质在盖板与管板之间进入各换热管内壁。在换热管入口处，液体首先在上布膜器螺旋 叶片锥体的作用下，在垂直下降过程中产生一定的周向旋转运动，在布膜器下端的球面锥 体与管道内壁的间隙沿高度方向一样，液体在这一段沿管壁周向均勻分布，形成厚度均勻 的液体膜层向管壁下方流去。在液膜下降的过程中液膜受到管壁加热蒸发，蒸发产生的蒸 汽从下排汽管上的孔中排走。当液膜运动到换热管的中段时，由于沿途受热蒸发的不均，热 毛细力的作用，以及管壁粗糙度圆周度及垂直度等的影响，其沿管壁周向的分布又产生了 一定的不均勻性。而在此时，经过下布膜器的作用，使得液膜沿换热管内壁的分布得到又一 次均勻化，对液膜下边流程的操作起到一个调整的作用，从而可有效提高传热传质效率。
权利要求一种管内降膜蒸发器的布膜器，其特征在于由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正向上下同轴固装而成，螺旋叶片锥体由锥形基体及表面圆周均布所制的多个螺旋叶片构成，螺旋叶片锥体及球面锥体内部均制有同轴的中心孔，球面锥体上端外表面承接于螺旋叶片锥体下端螺旋叶片根部，在螺旋叶片锥体上端同轴制有上连接管，在螺旋叶片锥体下端同轴制有下连接管。
2.根据权利要求1所述的管内降膜蒸发器的布膜器，其特征在于所述的螺旋叶片锥 体的锥形基体在竖直方向的锥角为5 20°。
3.根据权利要求1所述的管内降膜蒸发器的布膜器，其特征在于所述的螺旋叶片 锥体上的螺旋叶片为5 8个，螺旋叶片的旋转角为15 30°，螺旋叶片厚度为1.5 2. 5mm,螺旋叶片高度为4 8mm。
4.根据权利要求1所述的管内降膜蒸发器的布膜器，其特征在于所述的螺旋叶片锥 体与球面锥体的轴向整体高度与球面锥体外表面最大直径之比为1 2。
5.一种管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于主要由上排气管、上布膜器、 下排气管、下布膜器自上而下同轴固装而成，上布膜器、下排气 >管及下布膜器均安装于换热 管内，上布膜器位于换热管入口处，上排气管位于换热管上方；上排气管下端与换热管之间 通过间隔均布的一组上定位板进行固装，在下排气管外壁与换热管内壁之间通过一组下定 位板进行固装；上布膜器及下布膜器均由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正向上下同轴固装 而成。
6.根据权利要求5所述的管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于所述的上 布膜器及下布膜器的螺旋叶片锥体均由锥形基体及表面圆周均布所制的多个螺旋叶片构 成，螺旋叶片锥体及球面锥体内部均制有同轴的中心孔，球面锥体上端外表面承接于螺旋 叶片锥体下端螺旋叶片根部，在螺旋叶片锥体上端同轴制有上连接管，在螺旋叶片锥体下 端同轴制有下连接管，上布膜器的上连接管与上排气管下端固装，上布膜器下连接管与下 排气管上端固装，下布膜器的上连接管与下排气管下端固装。
7.根据权利要求6所述的管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于所述的螺 旋叶片锥体的锥形基体在竖直方向的锥角为5 20°。
8.根据权利要求6所述的管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于所述的螺 旋叶片锥体上的螺旋叶片为5 8个，螺旋叶片的旋转角为15 30°，螺旋叶片厚度为 1. 5 2. 5mm,螺旋叶片高度为4 8mm。
9.根据权利要求6所述的管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于所述的螺 旋叶片锥体与球面锥体的轴向整体高度与球面锥体外表面最大直径之比为1 2。
10.根据权利要求5所述的管内降膜蒸发器的布膜器组合工件，其特征在于所述的下 排气管管壁上制有多个排气孔。
专利摘要本实用新型涉及一种管内降膜蒸发器的布膜器及布膜器组合工件，其中，布膜器由一螺旋叶片锥体及一球面锥体正向上下同轴固装而成；布膜器组合工件主要由上排气管、上布膜器、下排气管、下布膜器自上而下同轴固装而成。本实用新型结构设计科学合理，布膜器设置有独特的螺旋叶片锥体及球面锥体，具有更佳的布膜均匀性；布膜器组合工件能够确保在换热管入口布液均匀性，并在换热管中段进行第二次均匀化，有效提高传热传质效率及液体产品质量；同时布膜器及其组合工件还具有结构简单，便于制造，安装和维修方便的优点。
文档编号B01D1/30GK201632082SQ201020118488
公开日2010年11月17日 申请日期2010年2月25日 优先权日2010年2月25日
发明者师晋生, 张巧珍, 赖维, 赖艳萍 申请人:天津科技大学