專利名稱：一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器由垂直管束構(gòu)成，是海水在豎管內(nèi)呈向上噴涌蒸發(fā)的海水淡化設(shè)備。屬于海水淡化和換熱器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多效蒸發(fā)海水淡化裝置是一種將海水蒸發(fā)器組合起來進(jìn)行海水淡化的裝置，其主體設(shè)備就是蒸發(fā)器。在蒸發(fā)器中，加熱介質(zhì)放出熱量使得海水被加熱蒸發(fā)，凝結(jié)后生成淡水。目前已有的海水蒸發(fā)器包括浸沒式蒸發(fā)器、豎管降膜蒸發(fā)器和橫管降膜蒸發(fā)器等。浸沒式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，但傳熱溫差大、傳熱系數(shù)?。回Q管降膜式蒸發(fā)器具有較高的傳熱系數(shù)， 在結(jié)構(gòu)上需要將液體在管子內(nèi)表面均勻地形成薄膜，以利于傳熱；橫管降膜蒸發(fā)器屬于表面蒸發(fā)器，適用于小溫差下的蒸發(fā)傳熱，傳熱系數(shù)高。浸沒式蒸發(fā)器屬于傳統(tǒng)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)，在海水蒸發(fā)領(lǐng)域，由于其抗結(jié)垢性差，換熱效率低，目前其適用范圍受到限制；豎管降膜蒸發(fā)器和橫管降膜蒸發(fā)器都屬于上給水蒸發(fā)器， 即需要蒸發(fā)的海水從設(shè)備上部進(jìn)入，然后均勻地分配到豎管內(nèi)或橫管外形成液膜，從而具有較高的傳熱系數(shù)。若液膜分配不當(dāng)，將破壞降膜蒸發(fā)器的優(yōu)勢，降低換熱效果，甚至引起設(shè)備結(jié)垢。橫管降膜蒸發(fā)器是目前海水蒸發(fā)器中傳熱系數(shù)較高的技術(shù)，但在使用中，除了要保證均勻布液外，該技術(shù)適用于小溫差換熱，大溫差傳熱造成的沸騰蒸發(fā)有可能破壞其高傳熱系數(shù)的優(yōu)勢，還易于造成局部干涸和結(jié)垢。另外，它一般適用于蒸汽加熱的場合，對于液體加熱的場合，由于加熱過程中液體溫度變化，對降膜蒸發(fā)過程也會有不利影響。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器應(yīng)在殼體內(nèi)布置垂直排列的傳熱管束，管外是加熱介質(zhì)流程，海水由下部管箱進(jìn)入設(shè)備，蒸汽從上部管箱排出設(shè)備，海水在向上噴涌沸騰中完成部分海水的蒸發(fā)和濃縮過程。該蒸發(fā)器應(yīng)適用于具有較大的傳熱溫差或液體變溫加熱的場合，具有較高的傳熱系數(shù)和較強(qiáng)的抗結(jié)垢能力。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，它主要包括一個下管箱、換熱箱和上管箱，換熱箱上設(shè)有一個殼程進(jìn)口管和一個殼程出口管；它還包括一個下降管、一個防沖板和一個絲網(wǎng)除沫器；所述蒸發(fā)器采用塔式結(jié)構(gòu)，換熱箱的下端固定連接下管箱，上端固定連接上管箱，在換熱箱內(nèi)垂直均勻分布的蒸發(fā)管管束把下管箱與上管箱連通， 蒸發(fā)管管束的延伸端高出上管箱的管板，所述下降管也把下管箱與上管箱連通；所述下管箱上設(shè)有一個海水進(jìn)水管和一個濃縮海水排除管；所述上管箱上設(shè)有一個二次蒸汽出口管，在上管箱內(nèi)，一個防沖板設(shè)置在蒸發(fā)管管束的出口上方，一個絲網(wǎng)除沫器位于防沖板的上方；所述蒸發(fā)器在工作時，從海水進(jìn)水管進(jìn)來的海水液位僅達(dá)到蒸發(fā)管管束內(nèi)壁總高的 30-45 %，而從殼程進(jìn)口管進(jìn)入換熱箱的熱流體橫向沖刷蒸發(fā)管管束的外壁，蒸發(fā)管管束內(nèi)的海水經(jīng)殼程流體加熱后，呈現(xiàn)噴涌蒸發(fā)狀態(tài)，使得海水和蒸汽在重力作用下自然分離，分離的蒸汽繞過防沖板經(jīng)絲網(wǎng)除沫器后從二次蒸汽出口管排出。所述下降管采用一個設(shè)置在換熱箱內(nèi)并與蒸發(fā)管管束平行的內(nèi)部下降管，內(nèi)部下降管的上端與上管箱的管板平齊。所述內(nèi)部下降管設(shè)置在蒸發(fā)管管束的正中間，其管徑大于單個蒸發(fā)管管徑。所述下降管采用一個設(shè)置在蒸發(fā)器外部的外部下降管，外部下降管的上端連接上管箱的底部，下端連接下管箱的頂部。所述防沖板采用固定架固定在上管箱的內(nèi)壁上。所述濃縮海水排除管設(shè)置在下管箱的最低處。上述的蒸發(fā)器工作時，海水由進(jìn)水管進(jìn)入下管箱和蒸發(fā)管管束內(nèi)部，其靜止液位保持在蒸發(fā)管管束高度中間以下部位。加熱流體可以是蒸汽，也可以是熱水或其它熱流體， 由殼程進(jìn)口管進(jìn)入蒸發(fā)器管束外部空間，沖刷管束換熱后由殼程出口管流出。在殼程流體加熱作用下，蒸發(fā)管管束內(nèi)的海水呈現(xiàn)噴涌沸騰蒸發(fā)狀態(tài)，即管內(nèi)下部的海水急劇沸騰，蒸汽攜帶海水一起向上噴涌至上管箱中。上管箱內(nèi)部設(shè)防沖板，防止向上噴涌的海水沖入管程蒸汽出口。下管箱與上管箱之間通過內(nèi)部下降管或外部下降管連通。通過噴涌沸騰進(jìn)入上管箱的海水和蒸汽在重力作用下自然分離，蒸汽通過絲網(wǎng)除沫器進(jìn)一步脫除海水后排出設(shè)備，濃縮海水通過下降管回流至下管箱。在下管箱的底部設(shè)有蒸發(fā)器濃縮海水排出管，將蒸發(fā)器濃縮后的海水排出設(shè)備，并能夠起到調(diào)節(jié)海水液位的作用。本發(fā)明的有益效果是這種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器采用塔式結(jié)構(gòu)，換熱箱的下端固定連接下管箱，上端固定連接上管箱，在換熱箱內(nèi)垂直均勻分布的蒸發(fā)管管束把下管箱與上管箱連通，蒸發(fā)管管束的延伸端高出上管箱的管板，下降管也把下管箱與上管箱連通。蒸發(fā)器在工作時，從海水進(jìn)水管進(jìn)來的海水液位僅達(dá)到蒸發(fā)管管束內(nèi)壁總高的 30-45 %，而從殼程進(jìn)口管進(jìn)入換熱箱的熱流體橫向沖刷蒸發(fā)管管束的外壁，蒸發(fā)管管束內(nèi)的海水經(jīng)殼程流體加熱后，呈現(xiàn)噴涌蒸發(fā)狀態(tài)，使得海水和蒸汽在重力作用下自然分離，分離的蒸汽繞過防沖板經(jīng)絲網(wǎng)除沫器后從二次蒸汽出口管排出。該蒸發(fā)器不設(shè)海水噴淋設(shè)施或成膜機(jī)構(gòu)，海水由設(shè)備下部進(jìn)入，降低了給水泵揚(yáng)程，降低水泵耗電量，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；殼程加熱介質(zhì)可采用蒸汽凝結(jié)恒溫?fù)Q熱，也可采用單相流體降溫?fù)Q熱；管內(nèi)海水呈高速向上沖刷，降低了海水結(jié)垢性，具有較高的傳熱系數(shù)，可廣泛應(yīng)用于小型海水淡化裝置。


圖1是一種帶內(nèi)部下降管的豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖。圖2是一種帶外部下降管的豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖。圖中1、海水進(jìn)水管，2、下管箱，3、蒸發(fā)管管束，3a、延伸端，4、殼程進(jìn)口管，5、殼程出口管，6、上管箱，6a、管板，7、防沖板，7a、固定架，8、二次蒸汽出口管，9、內(nèi)部下降管，10、 外部下降管，11、絲網(wǎng)除沫器，12、濃縮海水排除管，13、海水液位；a、進(jìn)料海水，b、濃縮海水排出，C、加熱流體，d、加熱流體出，e、二次蒸汽。
具體實施例方式以下參照附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步描述。
圖1、2示出了一種帶內(nèi)部下降管的豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)圖。圖中，豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器采用塔式結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)管管束3均沿?fù)Q熱箱周向垂直均勻分布，并與下管箱2和上管箱6相連通，上下管箱的管板將豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器隔斷為3個密閉的箱體。進(jìn)料海水a(chǎn)經(jīng)下管箱2側(cè)方開設(shè)的海水進(jìn)水管1進(jìn)入下管箱2之后，沿蒸發(fā)管管束3 進(jìn)入換熱箱與殼程加熱流體進(jìn)行換熱，海水沸騰后噴涌至上管箱6中。殼程的加熱流體經(jīng)殼程進(jìn)口管4進(jìn)入蒸發(fā)管管束3的外部空間，橫向沖刷蒸發(fā)管管束3換熱后由殼程出口管 5流出，為強(qiáng)化蒸發(fā)器的換熱效果，殼程進(jìn)口管4設(shè)在蒸發(fā)器換熱箱上部而殼程出口管5設(shè)在蒸發(fā)器換熱箱下部，使得管程流體與殼程流體呈逆流換熱分布。蒸發(fā)管管束3內(nèi)的海水靜止液位保持在管束高度中間以下部位(約1/3高)，海水經(jīng)殼程流體加熱后，會呈現(xiàn)噴涌蒸發(fā)狀態(tài)，海水沸騰蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣即為二次蒸汽，二次蒸汽攜帶海水沿蒸發(fā)管管束3向上噴涌至上管箱6中，向上噴涌的汽液混合物直接沖刷在換熱管上方的防沖板7上，海水和蒸汽在重力作用下自然分離二次蒸汽繞過防沖板7繼續(xù)向上流動，通過絲網(wǎng)除沫器11進(jìn)一步脫除海水后，沿上管箱6頂部的二次蒸汽出口管8排出上管箱6 ；濃縮海水在沖刷防沖板7之后，自然下落，聚積在上管箱6的底部，通過內(nèi)部下降管9(如圖1所示)或外部下降管10(如圖2所示)回流至下管箱2中。在下管箱2的底部設(shè)有蒸發(fā)器的濃縮海水排出管12，將蒸發(fā)器濃縮后的海水排出設(shè)備，并能夠起到調(diào)節(jié)海水液位的作用。帶有內(nèi)部下降管9(如圖1所示)和帶有外部下降管10(如圖2所示)的豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器在結(jié)構(gòu)上的差別在于內(nèi)部下降管9設(shè)在換熱管簇的正中間，其管徑遠(yuǎn)大于單個蒸發(fā)管管束的管徑，且下降管上下端出口均與管板平齊，不像蒸發(fā)管管束3均高出管板一段距離，便于液體回流，由于粗管受熱相對較弱，使得凝結(jié)海水在內(nèi)部下降管9中不會產(chǎn)生噴涌沸騰，而使得聚集在上管箱6底部的凝結(jié)海水沿內(nèi)部下降管9自然回流至下管箱2，其蒸發(fā)器濃縮海水排出管12開設(shè)在下管箱的底部；外部下降管10設(shè)在蒸發(fā)器的外部，其上部與上管箱6邊緣自然形成的蓄水槽底部相連通，下端與下管箱2上部相連通，由于外部下降管10在蒸發(fā)器外部，外部下降管10中不會產(chǎn)生噴涌沸騰狀態(tài)，使得聚集在上管箱6底部的凝結(jié)海水沿外部下降管10自然回流至下管箱2。防沖板7是與蒸發(fā)管管束3相對應(yīng)的擋板，起到阻擋上沖液體，但可使二次蒸汽繞過防沖板7向上流動，向上噴涌的海水被阻擋后在重力作用下自然下落，回流至下管箱2 中。防沖板7通過沿周向均勻分布的4個固定架7a固定在上管箱6的內(nèi)壁上，并位于絲網(wǎng)除沫器11的下方。絲網(wǎng)除沫器11主要由金屬絲組成的汽液過濾網(wǎng)，安置于上管箱6頂端的二次蒸汽出口下方，能夠去除帶有海水霧沫的二次蒸汽中的微小液沫，達(dá)到凈化二次蒸汽的效果。
權(quán)利要求
1.一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，它主要包括一個下管箱(2)、換熱箱和上管箱(6)， 換熱箱上設(shè)有一個殼程進(jìn)口管(4)和一個殼程出口管(5)；其特征是它還包括一個下降管、一個防沖板(7)和一個絲網(wǎng)除沫器(11)；所述蒸發(fā)器采用塔式結(jié)構(gòu)，換熱箱的下端固定連接下管箱0)，上端固定連接上管箱(6)，在換熱箱內(nèi)垂直均勻分布的蒸發(fā)管管束(3)把下管箱( 與上管箱(6)連通，蒸發(fā)管管束C3)的延伸端(3a)高出上管箱(6)的管板(6a)， 所述下降管也把下管箱( 與上管箱(6)連通；所述下管箱( 上設(shè)有一個海水進(jìn)水管(1) 和一個濃縮海水排除管(1 ；所述上管箱(6)上設(shè)有一個二次蒸汽出口管(8)，在上管箱 (6)內(nèi)，一個防沖板(7)設(shè)置在蒸發(fā)管管束(3)的出口上方，一個絲網(wǎng)除沫器(11)位于防沖板(7)的上方；所述蒸發(fā)器在工作時，從海水進(jìn)水管(1)進(jìn)來的海水液位僅達(dá)到蒸發(fā)管管束(3)內(nèi)壁總高的30-45%，而從殼程進(jìn)口管(4)進(jìn)入換熱箱的熱流體橫向沖刷蒸發(fā)管管束(3)的外壁，蒸發(fā)管管束(3)內(nèi)的海水經(jīng)殼程流體加熱后，呈現(xiàn)噴涌蒸發(fā)狀態(tài)，使得海水和蒸汽在重力作用下自然分離，分離的蒸汽繞過防沖板(7)經(jīng)絲網(wǎng)除沫器(11)后從二次蒸汽出口管⑶排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，其特征是所述下降管采用一個設(shè)置在換熱箱內(nèi)并與蒸發(fā)管管束C3)平行的內(nèi)部下降管(9)，內(nèi)部下降管(9)的上端與上管箱(6)的管板(6a)平齊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，其特征是所述內(nèi)部下降管 (9)設(shè)置在蒸發(fā)管管束(3)的正中間，其管徑大于單個蒸發(fā)管管徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，其特征是所述下降管采用一個設(shè)置在蒸發(fā)器外部的外部下降管(10)，外部下降管(10)的上端連接上管箱(6)的底部，下端連接下管箱O)的頂部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，其特征是所述防沖板(7) 采用固定架(7a)固定在上管箱(6)的內(nèi)壁上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，其特征是所述濃縮海水排除管(1 設(shè)置在下管箱O)的最低處。
全文摘要
一種豎管噴涌沸騰海水蒸發(fā)器，屬于海水淡化和換熱器技術(shù)領(lǐng)域。該蒸發(fā)器采用塔式結(jié)構(gòu)，換熱箱的下端固定連接下管箱，上端固定連接上管箱，蒸發(fā)管管束和下降管把下管箱與上管箱連通。蒸發(fā)器工作時，蒸發(fā)管管束內(nèi)的海水經(jīng)殼程流體加熱后，呈現(xiàn)噴涌蒸發(fā)狀態(tài)，使得海水和蒸汽在重力作用下自然分離，分離的蒸汽繞過防沖板經(jīng)絲網(wǎng)除沫器后從二次蒸汽出口管排出。該蒸發(fā)器不設(shè)海水噴淋設(shè)施或成膜機(jī)構(gòu)，海水由設(shè)備下部進(jìn)入，降低了給水泵揚(yáng)程，降低水泵耗電量，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠；殼程加熱介質(zhì)可采用蒸汽凝結(jié)恒溫?fù)Q熱，也可采用單相流體降溫?fù)Q熱；管內(nèi)海水呈高速向上沖刷，降低了海水結(jié)垢性，具有較高的傳熱系數(shù)，可廣泛應(yīng)用于小型海水淡化裝置。
文檔編號C02F1/04GK102259941SQ20111016248
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者劉曉華, 楊勇, 楊洛鵬, 沈勝強(qiáng), 郭亞麗 申請人:大連理工大學(xué)