一種新型降膜式蒸發器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了 一種新型降膜式蒸發器，包括殼體、位于所述殼體內腔中的上管板與下管板，所述上管板與所述下管板將所述殼體分隔成頂部開設有流體入口的上管箱、內設有多根換熱管的換熱腔、底部開設有流體出口的下管箱，所述上管箱內位于所述流體入口的下方還設有流體分布器，所述換熱管的上、下兩端分別固定連接在所述上管板與所述下管板上，所述換熱管的內腔中沿其長度方向設有用于改變流體在所述換熱管內流動狀態的螺旋槽道以及位于所述螺旋槽道下方的粗糙內表面，通過設置螺旋槽道和粗糙內表面，使得流體在換熱管內的成膜厚度有所增加，增大了膜層的傳熱系數，強化了傳熱，避免發生換熱管裂流與干燒的現象發生。
【專利說明】一種新型降膜式蒸發器
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種新型降膜式蒸發器，適用于煤化工行業及精細化工、食品、制藥、制冷劑等行業。
[0003]
【背景技術】
[0004]管殼式換熱器廣泛用于電力、化工、煉油等行業，約占換熱器總量的70%，目前，大多數的管殼式換熱器的結構包括管箱、管殼、管板、換熱管、流體進出口等。其中:換熱管兩端穿過并密封連接到兩塊管板之間，兩個管箱分別密封連接到兩個管板上(在管板末連接換熱管的一側)。管殼布置在換熱管外側、兩個管板之間，并與兩塊管板、換熱管共同形成密封的換熱腔。需要換熱的一種流體從一個管箱上的入口進入，經管箱空間進入與管板連接的換熱管內側，流體縱向沖刷換熱管內側，經換熱管的換熱后進入另一側的管箱，再經管箱空間及與管箱相連的流體出口排出。需要換熱的另一股流體，經與管殼連接的流體入口進入管殼，并沖刷換熱管外側進行換熱，然后經與管殼連接的流體出口排出管殼。
[0005]以上傳統結構的管殼式換熱器，在實際應用中，當需要換熱的冷熱流體溫度差別較大時，會造成管殼與換熱管運行溫度相差較大，而這個較大的溫差(一般取100°C)使同時密封連接于兩塊管板的管殼、換熱管長度膨脹不一致，因此會在管殼材料內部、換熱管材料內部、管板材料內部、管殼與管板連接材料內部、換熱管與管板連接材料內部產生內應力，這個內應力達到一定程度時會導致材料破壞或者塑性變形，造成換熱器嚴重事故或者降低換熱器壽命。同時，需要換熱的流體，一側是橫向沖刷換熱、一側則是縱向換熱，因縱向換熱傳熱效率較低，使換熱器總的換熱效率較低。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種結構簡單、換熱效果好、換熱效率高的新型降膜式蒸發器。
[0008]為達到上述目的，本發明采用的技術方案是:一種新型降膜式蒸發器，包括殼體、位于所述殼體內腔中的上管板與下管板，所述上管板與所述下管板將所述殼體分隔成頂部開設有流體入口的上管箱、內設有多根換熱管的換熱腔、底部開設有流體出口的下管箱，所述上管箱內位于所述流體入口的下方還設有流體分布器，所述換熱管的上、下兩端分別固定連接在所述上管板與所述下管板上，所述換熱管的內腔中沿其長度方向設有用于改變流體在所述換熱管內流動狀態的螺旋槽道以及位于所述螺旋槽道下方的粗糙內表面。
[0009]優選地，所述流體分布器為鼓式分布器，包括位于所述流體入口下方的弧形擋板、位于所述弧形擋板下方的開設有多個分布孔的分布盤以及通過所述分布孔固定連接在所述分布盤下方的分布管。
[0010]優選地，所述換熱管內腔中的所述螺旋槽道包括若干螺旋槽，所述螺旋槽的槽寬為40mm或50_或60mm,槽深為0.2?0.5mm。
[0011]優選地，所述粗糙內表面是經噴砂形成的。
[0012]優選地，所述換熱管上方還設有帶頂蓋的分布頭，所述分布頭的直徑小于所述換熱管的直徑。
[0013]優選地，所述上管箱的外側壁上還連接有用于監測所述上管箱內流體液位的液位計。
[0014]進一步優選地，所述換熱腔內還設有至少一塊用于固定所述換熱管的剛性折流板，所述折流板的一端固定連接在所述換熱腔的內壁上。
[0015]更進一步優選地，所述換熱腔內還設有至少一根用于支撐所述折流板的拉桿，所述拉桿的一端固定連接在所述下管板上。
[0016]由于上述技術方案的運用，本發明與現有技術相比具有下列優點:本發明的新型降膜式蒸發器，通過在換熱腔內設置內部具有螺旋槽道與粗糙內表面的換熱管，使得流體在換熱過程中不會出現裂流和干燒的現象，而采用了鼓式分布器，避免了流體在換熱管內分布不均衡，造成有的成膜太厚、有的發生干燒導致設備失效；同時采用了頂端封閉的分布頭，可有效防止流體從換熱管上端的開口處直接流入使附著于換熱管內壁的流體分布不均勻，降低換熱管換熱效率的情況出現。
[0017]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖1為本發明的新型降膜式蒸發器的結構示意圖；
附圖2為本發明實施例中分布器的結構示意圖；
附圖3為本發明實施例中分布器中分布盤的結構示意圖；
附圖4為本發明實施例中分布頭的結構示意圖；
附圖5為本發明實施例中換熱管的結構示意圖；
其中:10、殼體；1、上管箱；11、流體入口 ；12、分布器；121、弧形擋板；122、分布盤；123、分布管；124、分布孔；13、液位計；2、換熱腔；21、蒸汽進口 ；22、蒸汽出口 ；23、折流板；24、拉桿；3、下管箱；31、流體出口 ；4、上管板；5、下管板；6、換熱管；61、螺旋槽道；62、粗糙內表面；7、分布頭；71、頂蓋。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖來對本發明的技術方案作進一步的闡述。
[0020]參見圖1所示，一種新型降膜式蒸發器，包括殼體10、位于殼體10內腔中的上管板4與下管板5,所述上管板4與下管板5將殼體10分隔成頂部開設有流體入口 11的上管箱1、內設有多根換熱管6的換熱腔2、底部開設有流體出口 31的下管箱3。參見圖1所示，換熱管6位于上管板4與下管板5間的密閉換熱腔2內，該換熱管6的上端固定地連接在上管板4上、下端固定地連接在下管板5上。為了克服流體在換熱管6內的裂流，改善換熱管6內流體成膜的厚度和流動狀態，參見圖5所示，在本實施例中，該換熱管6的內腔中開設有用于改變流體在換熱管6內流動狀態的螺旋槽道61、以及位于螺旋槽道61下方的粗糙內表面。通過設置螺旋槽道61，使得流體在換熱管6內的膜層厚度有所增加，并改變了換熱管6內部的膜流動狀態，把靜態膜改為動態膜，通過螺旋槽道61使得流體在換熱管6內從上到下不斷翻轉，增大了膜層的傳熱系數，強化了傳熱，提高了蒸發器的整體效率，而粗糙內表面62的設置，使得流體進一步落在換熱管6的內側壁上，避免了流體在換熱管6的內表面發生裂流和干燒現象。
[0021]參見圖1至圖3所示，在上管箱I內位于流體入口 11的下方還設有流體分布器12,在本實施例中，該流體分布器12為鼓式分布器12,包括位于流體入口 11下方的弧形擋板121、位于弧形擋板121下方的開設有多個分布孔124的分布盤122、以及通過分布孔124固定連接在分布盤122下方的分布管123，該分布管123與上管板4間留有一定的間距。通過在流體入口 11的下方設置鼓式分布器12，可以使流體均勻地流入換熱管6內，避免了流體在換熱管6內分布不均衡，造成有的成膜太厚，有的發生干燒導致設備失效。
[0022]參見圖1、圖4所示，為了防止上管板4上方的流體從換熱管6上端的開口處直接流入，使附著于換熱管6內壁的流體分布不均勻，降低了換熱管6的換熱效率，在本實施例中，在換熱管6的上端還設有帶頂蓋71的分布頭7，所述分布頭7的直徑小于換熱管6的直徑，并且在上管箱I的外側壁上還連接有用于監測上管箱I內流體液位的液位計13，通過液位計13檢測到的流體浸沒分布頭7的液位高度來控制流體的流量，從而控制流體在換熱管6內的流體成膜的厚度，大大提高降膜式換熱器隨負荷變動的適用性能。
[0023]參見圖1所示，換熱腔2內還設有至少一塊用于固定換熱管6的剛性折流板23，所述折流板23的一端固定連接在換熱腔2的內壁上，該換熱腔2內還設有至少一根用于支撐該折流板23的拉桿24，拉桿24的一端固定連接在下管板5上。
[0024]在蒸發器使用過程中，流體從流體入口 11進入上管箱1，經鼓式分布器12，使得流體均勻地分布至所述換熱管6內，通過位于換熱管6上端的分布頭7及固設在上管箱I側壁上的液位計13，調節流體流量。在換熱腔2內還開設有用于與流體進行換熱的蒸汽進口21與蒸汽出口 22,流體進入換熱管6內后與換熱腔2內的蒸汽進行換熱，因換熱管6內設有螺旋槽道61及螺旋槽道61下方的粗糙內表面62，使得在換熱過程中克服了換熱管6內的裂流，改善了換熱管6內流體成膜的厚度和流動狀態。該換熱管6內的螺旋槽道61采用了輥壓機從換熱管6外表面壓制形成，通常該螺旋槽道61包括多個螺旋槽，該螺旋槽的槽寬通常可以是40mm或50mm或60mm,槽深為0.2"0.5mm,而粗糙內表面62是經噴砂形成的。
[0025]綜上所述，本發明的降膜式蒸發器，采用內設有螺旋槽道及位于螺旋槽道下方的粗糙內表面的換熱管，避免了換熱管在換熱過程中出現裂流，改善了換熱管內的流體成膜的厚度和流動狀態，在傳統的降膜式蒸發器的換熱管內基本屬于光亮狀態，減少了表面阻力，但由于負荷的波動，在換熱管的內部靠近下端的部分經常會發生裂流和干燒的現象，而采用本發明的換熱管則避免了這種現象的發生，換熱管內腔中的螺旋槽道讓流體從上到下不斷的翻轉，增大了膜層的傳熱系數，強化了傳熱，使蒸發器的整體效率提高了 30%以上，大大提高了換熱器的換熱效率，節約了能源；同時采用了帶頂蓋的分布頭配合液位計的使用，可根據液位浸沒分布頭的液位高度來控制流體流量，從而控制在換熱管內的流體成膜厚度，并根據流體的粘度和液位高度在分布頭開口處液位壓力來確定開口處的流量，實現過程可控；而鼓式分布器的設置，確保了流體在分布盤上分布的均勻性，避免了流體在換熱管內的分布不均衡，造成有的成膜太厚、有的發生干燒導致設備失效，還可使設備的直徑做的更大。
[0026]上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種新型降膜式蒸發器，包括殼體、位于所述殼體內腔中的上管板與下管板，所述上管板與所述下管板將所述殼體分隔成頂部開設有流體入口的上管箱、內設有多根換熱管的換熱腔、底部開設有流體出口的下管箱，其特征在于:所述上管箱內位于所述流體入口的下方還設有流體分布器，所述換熱管的上、下兩端分別固定連接在所述上管板與所述下管板上，所述換熱管的內腔中沿其長度方向設有用于改變流體在所述換熱管內流動狀態的螺旋槽道以及位于所述螺旋槽道下方的粗糙內表面。
2.根據權利要求1所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述流體分布器為鼓式分布器，包括位于所述流體入口下方的弧形擋板、位于所述弧形擋板下方的開設有多個分布孔的分布盤以及通過所述分布孔固定連接在所述分布盤下方的分布管。
3.根據權利要求1所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述換熱管內腔中的所述螺旋槽道包括若干螺旋槽，所述螺旋槽的槽寬為40mm或50mm或60mm,槽深為0.2"0.5mm。
4.根據權利要求1所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述粗糙內表面是經噴砂形成的。
5.根據權利要求1所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述換熱管上方還設有帶頂蓋的分布頭，所述分布頭的直徑小于所述換熱管的直徑。
6.根據權利要求1所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述上管箱的外側壁上還連接有用于監測所述上管箱內流體液位的液位計。
7.根據權利要求1至6任一所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述換熱腔內還設有至少一塊用于固定所述換熱管的剛性折流板，所述折流板的一端固定連接在所述換熱腔的內壁上。
8.根據權利要求7所述的新型降膜式蒸發器，其特征在于:所述換熱腔內還設有至少一根用于支撐所述折流板的拉桿，所述拉桿的一端固定連接在所述下管板上。
【文檔編號】F28F9/24GK104296562SQ201410561829
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月21日 優先權日:2014年10月21日
【發明者】王寧, 王開朋, 陳卉妍, 保武蓉, 張建東, 范文斌 申請人:張家港市江南鍋爐壓力容器有限公司