專利名稱:一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置。裝置主要由高壓電源、電極線、絕緣裝置、不銹鋼板片、絕緣密封墊片、絕緣支撐隔板和殼體組成。本實(shí)用新型中板式蒸發(fā)器相鄰不銹鋼板片分別通過(guò)電極線接高壓電源和接地，從而形成高壓電場(chǎng)，液體通過(guò)小孔布液在蒸發(fā)側(cè)形成降膜流動(dòng)，蒸汽由板間的側(cè)邊進(jìn)入板式蒸發(fā)器的冷凝側(cè)冷凝釋放潛熱加熱蒸發(fā)側(cè)的液體，同時(shí)不銹鋼板片間的高壓電場(chǎng)能夠進(jìn)一步強(qiáng)化蒸發(fā)過(guò)程，被蒸發(fā)的液體在氣液分離空間內(nèi)發(fā)生氣液分離，二次蒸汽和被濃縮的液體均可以進(jìn)一步利用。本實(shí)用新型利用高壓電場(chǎng)強(qiáng)化蒸發(fā)的效應(yīng)，通過(guò)電極線的合理布置在板式降膜蒸發(fā)器的板片間形成高壓電場(chǎng)，能提高傳熱系數(shù)，減小換熱面積，節(jié)省板材，降低能耗。
【專利說(shuō)明】一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，屬于蒸發(fā)器的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]蒸發(fā)就是用加熱的方法，將含有不揮發(fā)性溶質(zhì)的溶液加熱至沸騰狀況，使部分溶劑汽化并被移除，從而提高溶劑中溶質(zhì)濃度的單元操作。工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用蒸發(fā)操作有以下幾種場(chǎng)合:1.濃縮稀溶液直接制取產(chǎn)品或?qū)馊芤涸偬幚?如冷卻結(jié)晶)制取固體產(chǎn)品，例如電解燒堿液的濃縮，食糖水溶液的濃縮及各種果汁的濃縮等；2.同時(shí)濃縮溶液和回收溶齊U，例如有機(jī)磷農(nóng)藥苯溶液的濃縮脫苯，中藥生產(chǎn)中酒精浸出液的蒸發(fā)等；3.為了獲得純凈的溶劑，例如海水淡化等。形式上主要有滿液式蒸發(fā)器、干式蒸發(fā)器及降膜式蒸發(fā)器三種。降膜蒸發(fā)器是一種常用的蒸發(fā)設(shè)備，具有溫差小、滯留時(shí)間短、工作壽命長(zhǎng)、結(jié)構(gòu)緊湊、效數(shù)不受限制等優(yōu)點(diǎn)，己廣泛地應(yīng)用于冶金、食品加工、海水淡化、化工、輕工、醫(yī)藥、污水處理等行業(yè)。
[0003]隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人類已面臨著日益嚴(yán)重的全球氣候變暖和能源枯竭的威脅。為了提高我國(guó)能源利用的效率，實(shí)現(xiàn)我國(guó)的可持續(xù)發(fā)展，國(guó)家提出“節(jié)能減排”政策，并大力實(shí)施。因此，如果將降膜蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)進(jìn)一步提高，將有效的節(jié)約蒸發(fā)過(guò)程所需要的能量，達(dá)到節(jié)能的目的。
[0004]日本學(xué)者淺川在1976年實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)電場(chǎng)能夠強(qiáng)化水分蒸發(fā)并且基本不耗能，被稱為淺川效應(yīng)。理論分析認(rèn)為，電場(chǎng)強(qiáng)化沸騰換熱可以從兩方面來(lái)解釋:一方面就是介電電泳力對(duì)汽泡的作用；另一方面就是汽液界面上的電荷與換熱面上電荷的拉伸作用。就促進(jìn)蒸發(fā)的效果而言，直流電場(chǎng)優(yōu)于交流電場(chǎng)，線電極優(yōu)于板電極。由于電場(chǎng)強(qiáng)化傳熱所需的電能耗相對(duì)于傳熱量很小，基本可以忽略，能夠有效的節(jié)能，因此具有很大的發(fā)展前景。
[0005]利用電場(chǎng)促進(jìn)蒸發(fā)并且基本不耗能這一特點(diǎn)，將傳統(tǒng)的板式降膜蒸發(fā)器內(nèi)布置電極，形成一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，能夠提高蒸發(fā)器的換熱系數(shù)，減少蒸發(fā)器的換熱面積，節(jié)省板材，降低能耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型目的在于克服現(xiàn)有蒸發(fā)器傳熱系數(shù)不高，體積過(guò)大的不足，將高壓電場(chǎng)能夠強(qiáng)化蒸發(fā)過(guò)程這一現(xiàn)象應(yīng)用于傳統(tǒng)的板式降膜蒸發(fā)器，提供一種傳熱系數(shù)高、體積小、能耗低的電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置。
[0007]電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置包括殼體、液體進(jìn)口、絕緣支撐隔板、板式降膜換熱器、冷凝水出口、氣液分離空間、濃縮液出口、二次蒸汽出口、不銹鋼板片、進(jìn)口蒸汽空間、擋板、蒸汽入口、高壓電極線、接地電極線、絕緣底座、聚四氟乙烯螺旋殼體、高壓電源、絕緣子、緊固圈、導(dǎo)電桿、上凸絕緣密封墊片、絕緣密封圈、進(jìn)液孔絕緣密封墊片、下凸絕緣密封塾片、冷凝室、蒸發(fā)室；
[0008]殼體內(nèi)設(shè)有板式降膜換熱器，絕緣支撐隔板固定在殼體上，并圍繞板式降膜換熱器將其分隔成進(jìn)口蒸汽空間、氣液分離空間上、下兩部分；
[0009]殼體上、下部側(cè)壁設(shè)有液體進(jìn)口、冷凝水出口以及蒸汽入口、二次蒸汽出口，液體進(jìn)口、冷凝水出口與板式降膜換熱器相連；殼體頂部設(shè)有絕緣底座，絕緣底座上端通過(guò)緊固圈與聚四氟乙烯螺旋殼體相連，聚四氟乙烯螺旋殼體上端設(shè)有絕緣子，高壓電源通過(guò)絕緣子、導(dǎo)電桿、高壓電極線與不銹鋼板片相連，殼體底部設(shè)有濃縮液出口，殼體通過(guò)接地電極線接地；
[0010]在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有進(jìn)液孔絕緣密封墊片，下部設(shè)有下凸絕緣密封墊片組成冷凝單元，在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有上凸絕緣密封墊片，下部設(shè)有兩絕緣密封圈組成蒸發(fā)單元，下凸絕緣密封墊片的上端的位置、上凸絕緣密封墊片的下端的位置與絕緣支撐隔板的中間位置持平，板式降膜換熱器由兩側(cè)的擋板以及冷凝單元、蒸發(fā)單元間隔重復(fù)疊加而成，其中，相鄰的冷凝單元和蒸發(fā)單元共用一塊不銹鋼板片。
[0011]所述的不銹鋼板片上設(shè)有條形進(jìn)液口、K個(gè)布液小孔和兩個(gè)冷凝水出口，布液小孔位于條形進(jìn)液口的下方，直徑2-4mm，K的取值范圍是6_12 ；
[0012]所述的高壓電源為直流電源，能夠提供的電壓最大值為30kV ；
[0013]所述的不銹鋼板片每奇數(shù)片通過(guò)高壓電極線與高壓電源相連，每偶數(shù)片通過(guò)接地電極線接地；
[0014]電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)方法為:板式降膜換熱器中相鄰的不銹鋼板片分別通過(guò)高壓電極線與接地電極線接高壓電源和接地，從而在不銹鋼板片之間形成高壓電場(chǎng)，液體從液體進(jìn)口進(jìn)入板式降膜換熱器，經(jīng)由布液小孔布液在蒸發(fā)室內(nèi)形成降膜流動(dòng)，同時(shí)蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽入口進(jìn)入進(jìn)口蒸汽空間，而后從相鄰的兩塊不銹鋼板片、進(jìn)液孔絕緣密封墊片以及絕緣支撐隔板形成的側(cè)邊開(kāi)口進(jìn)入冷凝室冷凝釋放出潛熱，熱量通過(guò)不銹鋼板片傳遞到蒸發(fā)室的液體降膜上，蒸發(fā)室內(nèi)的液體降膜吸收蒸汽冷凝釋放的潛熱發(fā)生蒸發(fā)，同時(shí)不銹鋼板片之間的高壓電場(chǎng)進(jìn)一步促進(jìn)了液膜的蒸發(fā)過(guò)程，蒸汽冷凝后變成冷卻水，從冷卻水出口排出蒸發(fā)器外，被蒸發(fā)的液體從相鄰的兩塊不銹鋼板片、絕緣支撐隔板和兩個(gè)絕緣密封圈形成的側(cè)邊和下部開(kāi)口離開(kāi)蒸發(fā)室進(jìn)入氣液分離空間，在氣液分離空間中發(fā)生氣液分離，二次蒸汽和濃縮液分別從二次蒸汽出口和濃縮液出口離開(kāi)殼體，被進(jìn)一步收集利用。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1、本實(shí)用新型利用電場(chǎng)強(qiáng)化蒸發(fā)這一效應(yīng)，通過(guò)合理的布置，在板式降膜蒸發(fā)器的板片之間形成高壓電場(chǎng)，能夠提高蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)、減小蒸發(fā)器的體積、節(jié)省板材、降低能耗。
[0017]2、本實(shí)用新型供電裝置和電極線等帶電體均設(shè)置了絕緣裝置，并將殼體接地，保證了設(shè)備使用的安全。
[0018]3、本實(shí)用新型方便在原來(lái)的板式降膜蒸發(fā)器基礎(chǔ)上直接改進(jìn)，降低了生產(chǎn)改造成本。
[0019]4、本實(shí)用新型通過(guò)絕緣支撐隔板的設(shè)計(jì)使蒸汽從冷凝室側(cè)邊開(kāi)口進(jìn)入、二次蒸汽從蒸發(fā)室側(cè)邊開(kāi)口離開(kāi)，減少了板片開(kāi)孔數(shù)量，增大了有效換熱面積；布液小孔的設(shè)計(jì)使得保證了降膜的形成。

【附圖說(shuō)明】

[0020]圖1是電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是圖1的沿剖面線1-1的剖視圖；
[0022]圖3是圖1的沿剖面線I1-1I的剖視圖；
[0023]圖4是圖2、3的沿剖面線II1-1II的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]如圖1、2、3、4所示，電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置包括殼體1、液體進(jìn)口 2、絕緣支撐隔板3、板式降膜換熱器4、冷凝水出口 5、氣液分離空間6、濃縮液出口 7、二次蒸汽出口 8、不銹鋼板片9、進(jìn)口蒸汽空間10、擋板11、蒸汽入口 12、高壓電極線13A、接地電極線13B、絕緣底座14、聚四氟乙烯螺旋殼體15、高壓電源16、絕緣子17、緊固圈18、導(dǎo)電桿19、上凸絕緣密封墊片21、絕緣密封圈22、進(jìn)液孔絕緣密封墊片26、下凸絕緣密封墊片28、冷凝室29、蒸發(fā)室30 ；
[0025]殼體I內(nèi)設(shè)有板式降膜換熱器4，絕緣支撐隔板3固定在殼體I上，并圍繞板式降膜換熱器4將其分隔成進(jìn)口蒸汽空間10、氣液分離空間6上、下兩部分；
[0026]殼體上、下部側(cè)壁設(shè)有液體進(jìn)口 2、冷凝水出口 5以及蒸汽入口 12、二次蒸汽出口8，液體進(jìn)口 2、冷凝水出口 5與板式降膜換熱器4相連；殼體頂部設(shè)有絕緣底座14，絕緣底座上端通過(guò)緊固圈18與聚四氟乙烯螺旋殼體15相連，聚四氟乙烯螺旋殼體上端設(shè)有絕緣子17，高壓電源16通過(guò)絕緣子、導(dǎo)電桿19、高壓電極線13A與不銹鋼板片9相連，殼體底部設(shè)有濃縮液出口 7，殼體通過(guò)接地電極線接地；
[0027]在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有進(jìn)液孔絕緣密封墊片，下部設(shè)有下凸絕緣密封墊片組成冷凝單元，在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有上凸絕緣密封墊片，下部設(shè)有兩絕緣密封圈組成蒸發(fā)單元，下凸絕緣密封墊片的上端的位置、上凸絕緣密封墊片的下端的位置與絕緣支撐隔板的中間位置持平，板式降膜換熱器4由兩側(cè)的擋板11以及冷凝單元、蒸發(fā)單元間隔重復(fù)疊加而成，其中，相鄰的冷凝單元和蒸發(fā)單元共用一塊不銹鋼板片。
[0028]所述的不銹鋼板片9上設(shè)有條形進(jìn)液口 20、K個(gè)布液小孔27和兩個(gè)冷凝水出口23，布液小孔27位于條形進(jìn)液口 20的下方，直徑2-4_，K的取值范圍是6_12 ；
[0029]所述的高壓電源16為直流電源，能夠提供的電壓最大值為30kV ；
[0030]所述的不銹鋼板片每奇數(shù)片通過(guò)高壓電極線13A與高壓電源16相連，每偶數(shù)片通過(guò)接地電極線13B接地；
[0031]所述的電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)方法為:板式降膜換熱器4中相鄰的不銹鋼板片9分別通過(guò)高壓電極線13A與接地電極線13B接高壓電源16和接地，從而在不銹鋼板片9之間形成高壓電場(chǎng)，液體從液體進(jìn)口 2進(jìn)入板式降膜換熱器4，經(jīng)由布液小孔27布液在蒸發(fā)室30內(nèi)形成降膜流動(dòng)，同時(shí)蒸汽經(jīng)過(guò)蒸汽入口 12進(jìn)入進(jìn)口蒸汽空間10，而后從相鄰的兩塊不銹鋼板片9、進(jìn)液孔絕緣密封墊片26以及絕緣支撐隔板2形成的側(cè)邊開(kāi)口進(jìn)入冷凝室29冷凝釋放出潛熱，熱量通過(guò)不銹鋼板片9傳遞到蒸發(fā)室30的液體降膜上，蒸發(fā)室30內(nèi)的液體降膜吸收蒸汽冷凝釋放的潛熱發(fā)生蒸發(fā)，同時(shí)不銹鋼板片9之間的高壓電場(chǎng)進(jìn)一步促進(jìn)了液膜的蒸發(fā)過(guò)程，蒸汽冷凝后變成冷卻水，從冷卻水出口排出蒸發(fā)器外，被蒸發(fā)的液體從相鄰的兩塊不銹鋼板片9、絕緣支撐隔板2和兩個(gè)絕緣密封圈形成的側(cè)邊和下部開(kāi)口離開(kāi)蒸發(fā)室30進(jìn)入氣液分離空間6，在氣液分離空間6中發(fā)生氣液分離，二次蒸汽和濃縮液分別從二次蒸汽出口 8和濃縮液出口 7離開(kāi)殼體I，被進(jìn)一步收集利用。
[0032]所述的布液小孔的布液方法為:液體從液體進(jìn)口 2進(jìn)入板式降膜換熱器4的條形進(jìn)液口 20，在蒸發(fā)室30 —側(cè)，上絕緣密封墊片21將條形進(jìn)液口 20圍繞，使得液體無(wú)法直接下落，在冷凝室29 —側(cè)由于進(jìn)液孔絕緣密封墊片26形成的空間大于條形進(jìn)液口 20的空間，液體通過(guò)不銹鋼板片9上的布液小孔27溢流入蒸發(fā)室30，從而在不銹鋼鋼板片9上形成降膜流動(dòng)。
[0033]以下結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行闡述，但不會(huì)以任何方式限制本實(shí)用新型。
[0034]本實(shí)例中高壓電源電壓為20_25kv，板間距為10mm，按【具體實(shí)施方式】里的裝置和方法，取得效果為單位時(shí)間內(nèi)的蒸發(fā)量是未施加電場(chǎng)的蒸發(fā)裝置的2.8 -3.5倍，電場(chǎng)能耗僅為傳熱量的0.1%左右。
【權(quán)利要求】
1.一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，其特征在于包括殼體(I)、液體進(jìn)口(2)、絕緣支撐隔板(3)、板式降膜換熱器(4)、冷凝水出口(5)、氣液分離空間(6)、濃縮液出口(7)、二次蒸汽出口(8)、不銹鋼板片(9)、進(jìn)口蒸汽空間(10)、擋板(11)、蒸汽入口(12)、高壓電極線(13A)、接地電極線(13B)、絕緣底座(14)、聚四氟乙烯螺旋殼體(15)、高壓電源(16)、絕緣子(17)、緊固圈(18)、導(dǎo)電桿(19)、上凸絕緣密封墊片(21)、絕緣密封圈(22)、進(jìn)液孔絕緣密封墊片(26 )、下凸絕緣密封墊片(28 )、冷凝室(29 )、蒸發(fā)室(30 ); 殼體(I)內(nèi)設(shè)有板式降膜換熱器(4)，絕緣支撐隔板(3)固定在殼體(I)上，并圍繞板式降膜換熱器(4)將其分隔成進(jìn)口蒸汽空間(10)、氣液分離空間(6)上、下兩部分； 殼體上、下部側(cè)壁設(shè)有液體進(jìn)口(2)、冷凝水出口(5)以及蒸汽入口(12)、二次蒸汽出口(8)，液體進(jìn)口(2)、冷凝水出口(5)與板式降膜換熱器(4)相連； 殼體頂部設(shè)有絕緣底座(14)，絕緣底座上端通過(guò)緊固圈(18)與聚四氟乙烯螺旋殼體(15)相連，聚四氟乙烯螺旋殼體上端設(shè)有絕緣子(17)，高壓電源(16)通過(guò)絕緣子、導(dǎo)電桿(19)、高壓電極線(13A)與不銹鋼板片(9)相連，殼體底部設(shè)有濃縮液出口(7)，殼體通過(guò)接地電極線接地； 在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有進(jìn)液孔絕緣密封墊片，下部設(shè)有下凸絕緣密封墊片組成冷凝單元，在兩不銹鋼板片之間上部設(shè)有上凸絕緣密封墊片，下部設(shè)有兩絕緣密封圈組成蒸發(fā)單元，下凸絕緣密封墊片的上端的位置、上凸絕緣密封墊片的下端的位置與絕緣支撐隔板的中間位置持平，板式降膜換熱器(4)由兩側(cè)的擋板(11)以及冷凝單元、蒸發(fā)單元間隔重復(fù)疊加而成，其中，相鄰的冷凝單元和蒸發(fā)單元共用一塊不銹鋼板片。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，其特征在于，所述的不銹鋼板片(9)上設(shè)有條形進(jìn)液口(20)、K個(gè)布液小孔(27)和兩個(gè)冷凝水出口(23)，布液小孔(27)位于條形進(jìn)液口(20)的下方，直徑2-4mm，K的取值范圍是6_12。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，其特征在于，所述的高壓電源(16)為直流電源，能夠提供的電壓最大值為30kV。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電場(chǎng)強(qiáng)化板式降膜蒸發(fā)裝置，其特征在于，所述的不銹鋼板片每奇數(shù)片通過(guò)高壓電極線(13A)與高壓電源(16)相連，每偶數(shù)片通過(guò)接地電極線(13B)接地。
【文檔編號(hào)】B01D1-22GK204293893SQ201420746514
【發(fā)明者】駱仲泱, 李明春, 肖剛, 倪明江, 岑可法, 方夢(mèng)祥 [申請(qǐng)人]浙江大學(xué)