专利名称：一种立式降膜蒸发管口布膜器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械装置设计领域，具体涉及一种用于石油、化工、食品、制药及海水淡化等行业中所使用的立式管内降膜蒸发器。
背景技术：
蒸发(或称浓缩)是指将含有非挥发性溶质和挥发性溶剂组成的溶液进行蒸发浓缩的过程，主要是利用加热作用使溶液中一部分溶剂汽化而获得。降膜式蒸发器采用液体降膜流动换热技术，是一种常用的蒸发设备，可以广泛应用于石油、化工、食品、医药、海水淡化等多个领域。液体降膜流动换热具有小流量、小温差、高换热系数、高热流密度、结构简单、动力消耗小等优点，这使得降膜技术成为一种高效传热传质技术。降膜蒸发是流体在重力、界面 剪力的作用下，沿蒸发管壁呈膜状向下流动，在下降过程中被加热蒸发。采用降膜过程的传热，可以提高设备热效率，减少换热面积，节省设备投资，具有很大的经济效益和社会效益。降膜蒸发器的热交换强度和生产能力实质上决定于液体沿热交换管上分布的均匀程度。所谓均匀分布不仅是指液体均匀地分布在换热管的内壁面上，并形成一层均匀的薄膜。还要沿每根管子周边均匀分布并在整个管子长度上保持住。当液体不能均匀地分布在整个管表面时，则会出现“干壁”现象，换热效率下降，并影响蒸发器的正常运行。为达到均匀分布的目的，在热交换管的顶端采用不同形式的布膜器，布膜器的结构好坏将直接影响液体能否迅速地在管内壁成膜。随着降膜蒸发器的大型化和应用的日益广泛，合理的布膜器的设计对降膜蒸发器的性能影响是极其重要的。现有技术中的溢流式布膜器(朱玉峰.竖管降膜蒸发器分布器的实验研究河北科技大学学报.2010. 06. 31 (3))，溢流形式为锯齿形，此布膜器结构简单、加工简易，液料沿锯齿的凹槽溢流到传热管内壁形成液膜，但是整个传热管内壁液膜厚度很难保持一个定值，布膜效率低。此外，还有一种插头型分布器(史晓平，胡修，慈赵景利.竖管降膜蒸发器的布料装置化学工程.1990. 8,18(4)),该插头型分布器是在管子顶端放一插头与管子内壁间的间隙来促使液体形成液膜，插头形式有椎体式和螺旋沟槽式。利用此类布膜器，液料进入管内会沿一定轨迹形成液膜，成膜效率高，但是由于结构复杂，加工难度高，并且容易堵塞，所以在大型降膜蒸发设备中很少应用。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是，克服传统的降膜蒸发布膜器结构等方面上存在的不足，提供一种结构简单、成膜均匀的竖管降膜布膜器，从而提高加热管换热效率。本实用新型的技术方案是，一种立式降膜蒸发管口布膜器，包括与管板连接的布膜器，所述布膜器插在换热管的上端管口，所述布膜器设置贯通的上下管口和管壁，所述管壁上在同一水平面上设有若干个窗口，在管壁上设置出开口形状后，一侧保留在管壁上，其余部分向管内弯入，形成类似于半开门结构的窗口 ；所述布膜器的窗口开口处为液料入口。在本立式降膜蒸发管口布膜器中，所述布膜器管壁窗口的开口形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形的一种或以一种以上。进一步地，所述窗口在同一水平面上均匀分布。在本立式降膜蒸发管口布膜器中，所述布膜器的下管口插在所述换热管的上端管口中，所述布膜器下管口的外径大小与所述换热管内径大小相适应。进一步地，所述布膜器上设置有用于控制其插入换热管深度的定位结构。在本立式降膜蒸发管口布膜器中，所述管板设在上下连通的布膜器和换热管两侧，所述管板上方有一定的静液位高度。本实用新型与现有技术相比的有益效果是在降膜蒸发器中管板上方会有一定的静液位高度(液位不得超过布膜器上端管 口)。本布膜器的窗口开口个数根据换热管内径的大小决定，与换热管的内径大小呈正相关。根据相关流体力学的计算，可以得出液料流进开口时的切向速度，使传热管内壁形成完整的液膜。由于静液位的压差使得流进液料具有一定的切向速度。液料通过布膜器管壁上的窗口开口旋转流入，内置的窗页结构使得液体旋转下降。在重力和静液位压差的双重作用下，流入管内的液膜会旋转下降。初始液膜沿传热管内壁旋转下降，这样强化了液料与换热管内壁的传热，从而提高降膜蒸发器的换热效率。本实用新型降膜蒸发器中的布膜器与传统布膜器相比较，结构简单，节省材料，布膜效率高，具有很大优势。该布膜器可以采用不锈钢材料制造，结构简单、拆装方便，容易清洗，用于大型降膜蒸发设备中，安装运行及检修维护会节省很大成本。
图I是本实用新型的布膜器结构示意图。图2是本实用新型中的结构示意图。图中，I-布膜器,2-窗口，3-管壁,4-上管口，5-下管口，6-换热管,7-管板,8-定位孔.
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施例作进一步详细描述。如图2所示，一种立式降膜蒸发管口布膜器，包括与管板7连接的布膜器1，所述布膜器I插在换热管6的上端管口，所述布膜器I设置贯通的上管口 4和下管口 5，以及管壁3。所述管壁上在同一水平面上设有若干个窗口 2，窗口为类似于半开门的结构，也可称为带有窗页的窗口结构(见图I)。在管壁3上设置出开口为正方形后，一侧保留在管壁上，其余三边向管内弯入，形成窗口 2 ;所述布膜器的窗口开口处为液料入口。本立式降膜蒸发管口布膜器是整个降膜蒸发器中的一个部分，降膜蒸发器还包括管板和布膜器下方的换热管。管板的用途是保持流体均匀流下。所述布膜器I的下管口5插在所述换热管6的上端管口中，布膜器下管口的外径大小与所述换热管内径大小相适应，与所述换热管内壁完全契合。所述布膜器I上设置有用于控制其插入换热管深度的定位孔8。本布膜器材料为不锈钢，布膜器管壁上窗口 2的数目换热管内径决定。换热管直径越大，窗口的数目也越多。[0022]在本立式降膜蒸发管口布膜器中，所述管板7设在上下连通的布膜器和换热管两侦牝所述管板上方有一定的静液位高度。液位不超过布膜器上管口 4，与布膜器上管口 4下方的管板形成一定的静液位高度。在降膜蒸发器工作时，液料通布膜器上的窗口旋转进入，在重力和静液位压差的双重作用下，流入管内的液膜通过管壁3上窗口 2的窗页结构旋转下降，并形成完整的均匀液膜。流入传热管内的液膜由于沿内壁旋转作用，从而强化了管内蒸发换热效率。在一个实施方式中，所述布膜器管壁窗口 2的开口形状为长方形。在其他实施方式中，布膜器管壁窗口 2的开口形状也可以为圆形或椭圆形。也可以同时将一个布膜器中的窗口开口设置成不同形状，如一个圆形，其他为正方形。在另一个实施方式中，管壁3上在同一水平面上的若干个窗口 2均勻布置，即窗口 为三个时，窗口两两呈120度分布。如窗口的数目根据管径流量大小决定，其位置在圆周上平均分布，如管径38晕米，开二个窗口，约28 32晕米长，15 18晕米宽，开度在I I. 5毫米，窗口两两呈120度分布。本实用新型降膜蒸发器中的布膜器与传统布膜器相比，用简单的窗页开口结构就可实现均匀的布膜。其结构简单，布膜效果好，易拆装，可批量生产。
权利要求1.一种立式降膜蒸发管口布膜器，包括与管板连接的布膜器，所述布膜器插在换热管的上端管口，其特征在于所述布膜器设置贯通的上下管口和管壁，所述管壁上在同一水平面上设有若干个窗口，在管壁上设置出开口形状后，一侧保留在管壁上，其余部分向管内弯入，形成类似于半开门结构的窗口 ；所述布膜器的窗口开口处为液料入口。
2.根据权利要求I所述的立式降膜蒸发管口布膜器，其特征在于，所述窗口的开口形状为正方形、长方形、圆形或椭圆形的一种或以一种以上。
3.根据权利要求I或2所述的立式降膜蒸发管口布膜器，其特征在于，所述窗口在同一水平面上均匀分布。
4.根据权利要求I所述的立式降膜蒸发管口布膜器，其特征在于，所述布膜器的下管口插在所述换热管的上端管口中，所述布膜器下管口的外径大小与所述换热管内径大小相适应。
5.根据权利要求4所述的立式降膜蒸发管口布膜器，其特征在于，所述布膜器上设置有用于控制其插入换热管深度的定位结构。
6.根据权利要求I所述的立式降膜蒸发管口布膜器，其特征在于，所述管板设在上下连通的布膜器和换热管两侧，所述管板上方有一定的静液位高度。
专利摘要本实用新型公开了一种立式降膜蒸发管口布膜器，包括与管板连接的布膜器，所述布膜器插在换热管的上端管口，所述布膜器设置贯通的上下管口和管壁，所述管壁上在同一水平面上设有若干个窗口，在管壁上设置出开口形状后，一侧保留在管壁上，其余部分向管内弯入，形成类似于半开门结构的窗口；所述布膜器的窗口开口处为液料入口。本实用新型降膜蒸发器中的布膜器与传统布膜器相比，用简单的窗页开口结构就可实现均匀的布膜。其结构简单，布膜效果好，易拆装，可批量生产。
文档编号B01D1/30GK202638009SQ20122014030
公开日2013年1月2日 申请日期2012年4月5日 优先权日2012年4月5日
发明者王学生, 罗永欣, 陈琴珠, 刘春峰, 许德勤, 谭德淼 申请人:华东理工大学, 南通中集罐式储运设备制造有限公司