專利名稱：自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型專利專利涉及一種自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器。這種裝置能夠廣泛應(yīng)用于制糖、制鹽、燒堿、化工(如無水硫酸鈉、硫化堿)、造紙、制藥、冶金(如氧化鋁生產(chǎn))等諸多工業(yè)的蒸發(fā)生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在使用的蒸發(fā)器普遍存在加熱面結(jié)垢又快又厚、需要周期性停車清洗的問題，生產(chǎn)能力嚴(yán)重下降，蒸汽消耗明顯增高。為此，采用高能耗的強(qiáng)制循環(huán)泵來加快加熱管內(nèi)的循環(huán)流速。但是，依然需要周期性的用水清洗，只是清洗的周期有所延長(zhǎng)。
本實(shí)用新型專利旨在解決現(xiàn)有蒸發(fā)器存在的高能耗強(qiáng)制循環(huán)泵和周期性停車清洗的兩大問題，提出一種自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器。本實(shí)用新型專利的低流速?gòu)?qiáng)化的自然循環(huán)自動(dòng)清洗式蒸發(fā)裝置，具有自然循環(huán)推動(dòng)力低流速?gòu)?qiáng)化的特點(diǎn)，能夠?yàn)樽詣?dòng)清洗機(jī)構(gòu)提高足夠的動(dòng)力，又不需要強(qiáng)制循環(huán)泵，生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)能夠?qū)嵭凶詣?dòng)連續(xù)清洗保潔和傳熱強(qiáng)化，因而具有比現(xiàn)有蒸發(fā)器蒸發(fā)能力大、能耗低、效益高的顯著優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型專利的技術(shù)方案是一種自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器蒸發(fā)器，由加熱室、沸騰室、蒸發(fā)室和除沫器構(gòu)成，沸騰室由下部的中心管沸騰室和上部的漸擴(kuò)形沸騰室兩部分組成。循環(huán)回流管是漸擴(kuò)形沸騰室外邊的環(huán)形管。在加熱室的加熱管內(nèi)安裝能旋轉(zhuǎn)的塑料螺旋和螺旋動(dòng)力輪。在加熱管的料液入口端的管口裝有螺旋式軸承座。塑料螺旋通過轉(zhuǎn)軸與磨頭軸向固定在管口的螺旋式軸承座上。塑料螺旋是塑料包層螺旋線或塑料螺旋扭帶。沸騰室內(nèi)裝有蒸汽助推器，其上開設(shè)有蒸汽噴射孔。
蒸發(fā)器自然循環(huán)推動(dòng)力的低流速?gòu)?qiáng)化，是由于蒸發(fā)器設(shè)置的沸騰室的截面大，使經(jīng)過加熱室來的料液以較低的流速通過沸騰室，并且由下部的中心管沸騰室和上部的漸擴(kuò)形沸騰室兩部分組成的沸騰室深度也大，因此自然循環(huán)的料液在沸騰室內(nèi)的停留時(shí)間較長(zhǎng)，能夠進(jìn)行比較充分的汽化，形成汽泡多、密度低的汽泡—料液混合物，與沒有汽泡的環(huán)形循環(huán)回流管之間產(chǎn)生較大的密度差和靜壓差，以此強(qiáng)化蒸發(fā)料液自然循環(huán)的推動(dòng)力。還由于漸擴(kuò)形沸騰室的出口截面大，可以顯著地降低汽—液混合物的出口速度和動(dòng)能損失，增大自然循環(huán)的有效推動(dòng)力。這樣低流速?gòu)?qiáng)化的自然循環(huán)推動(dòng)力，可以直接為自動(dòng)清洗機(jī)構(gòu)提供足夠的自然循環(huán)流速和能量，不再需要高能耗的強(qiáng)制循環(huán)泵。
蒸發(fā)器自動(dòng)清洗的低流速?gòu)?qiáng)化，是由于在加熱管的料液入口端的管口安裝旋流式軸承座和螺旋動(dòng)力輪，再與自動(dòng)清洗的塑料螺旋相連接。因此，低流速自然循環(huán)的蒸發(fā)料液經(jīng)過旋流軸承座后形成了快速的旋流，沖推螺旋動(dòng)力輪產(chǎn)生一個(gè)附加的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，與塑料螺旋的自轉(zhuǎn)力矩同向疊加，使旋轉(zhuǎn)清洗的總力矩得以大大強(qiáng)化，可以在較低的循環(huán)流速下可靠地實(shí)行自動(dòng)清洗。由于塑料螺旋的阻力正比于循環(huán)流速二次方，這一低流速?gòu)?qiáng)化力矩的自動(dòng)清洗技術(shù)又反過來大幅度地降低了對(duì)自然循環(huán)推動(dòng)力的要求。
塑料螺旋本身就是管內(nèi)對(duì)流傳熱強(qiáng)化結(jié)構(gòu)元件，因此又兼有傳熱強(qiáng)化的功能。
因此，本實(shí)用新型專利的自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器具有自動(dòng)除垢防垢、連續(xù)生產(chǎn)、大幅度提高生產(chǎn)能力、大量節(jié)能的顯著優(yōu)勢(shì)。


圖1是本實(shí)用新型專利的自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器原理圖圖2是圖1中的B-B剖視放大的低流速?gòu)?qiáng)化力矩的自動(dòng)清洗塑包螺旋線原理圖圖3是圖1中的A-A剖視放大的塑包螺旋線結(jié)構(gòu)圖圖4是圖1中的B-B剖視放大的低流速?gòu)?qiáng)化力矩的自動(dòng)清洗塑料扭帶原理圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖1、附圖2、附圖3和附圖4說明本實(shí)用新型專利的具體實(shí)施方案圖中的 1.蒸發(fā)室 2.漸擴(kuò)形沸騰室 3.環(huán)形循環(huán)管 4.蒸汽助推器 5.旋流軸承座 6.螺旋動(dòng)力輪 7.塑料螺旋 8.加熱管 9.加熱室 10.中心管沸騰室 11.逆循環(huán)流動(dòng) 12.正循環(huán)流動(dòng) 13.沸騰室 14.加熱蒸汽進(jìn)口管 15.料液進(jìn)口管 16.除沫器 17.二次蒸汽出口21.轉(zhuǎn)軸 22.磨頭 23.塑料包層螺旋線 24..內(nèi)筒 25.旋流片 26.塑料螺旋扭帶 27.輪轂 28.螺旋葉片 29.螺旋頭 30.出口罩 33.塑料包層 34.金屬螺旋線生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，加熱室9的殼程接通加熱蒸汽進(jìn)口管14，蒸發(fā)器內(nèi)的料液在沸點(diǎn)下蒸發(fā)形成的二次蒸汽由二次蒸汽出口17排出。逆循環(huán)流動(dòng)11的蒸發(fā)料液經(jīng)過加熱室9后升高了溫度。在經(jīng)過由中心管沸騰室10和漸擴(kuò)形沸騰室2組成的沸騰室13低流速上升流動(dòng)的過程中，靜壓不斷下降，料液沸騰蒸發(fā)汽化，形成大量蒸汽泡的低密度的料液混合物，與連通的沒有蒸汽泡的環(huán)形循環(huán)回流管3之間形成自然循環(huán)推動(dòng)力的靜壓差。
一方面，由于中心管沸騰室10和漸擴(kuò)形沸騰室2兩部分組成的沸騰室13不僅深度大，而且截面積也大，流速低，因此停留的時(shí)間比較長(zhǎng)，使料液的汽化得比較充分，蒸汽泡—料液混合物的密度就更低，使自然循環(huán)推動(dòng)力的靜壓差得以強(qiáng)化。
另一方面，由于漸擴(kuò)形沸騰室2的出口截面積大，使汽泡—料液混合物的出口速度顯著降低，使出口動(dòng)能損失成二次方正比的大幅度減少，從而增大了自然循環(huán)推動(dòng)力的有效值。例如，漸擴(kuò)形沸騰室2的出口直徑若比進(jìn)口直徑大41％，蒸發(fā)室壓力0.1MPa、經(jīng)過加熱室的溫度提高值為4℃、料液進(jìn)入沸騰室的速度1.0m/s、汽化充分度80％時(shí)，出口動(dòng)能損失將由5400Pa下降到1350Pa，使自然循環(huán)推動(dòng)力的有效值增加1/3以上。
鑒于上述兩方面的原因，低流速?gòu)?qiáng)化的自然循環(huán)推動(dòng)力能夠?yàn)樽詣?dòng)清洗的塑料螺旋7提供足夠的流速和能量，就可以省去傳統(tǒng)的、高能耗的強(qiáng)制循環(huán)泵。
沸騰室13內(nèi)安裝有蒸汽助推器4，其作用之一，是在開車之初，利用助推器4噴射的蒸汽流直接推動(dòng)料液逆循環(huán)流動(dòng)，并且利用助推蒸汽的大量汽泡顯著地降低漸擴(kuò)形沸騰室2內(nèi)的料液—蒸汽泡混合物的密度，以便正壓或常壓下操作的蒸發(fā)器開車時(shí)形成穩(wěn)定的逆循環(huán)流動(dòng)11；作用之二是使真空下操作的蒸發(fā)器正常生產(chǎn)時(shí)能有足夠大的循環(huán)推動(dòng)力。
圖2和圖4是圖1的B-B剖視放大的加熱管8內(nèi)污垢自動(dòng)清洗的塑料螺旋7，塑料螺旋7是塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26。在加熱管8的管口安裝有磨頭21、轉(zhuǎn)軸22和旋流軸承座5，加熱管8內(nèi)安裝一個(gè)可以旋轉(zhuǎn)的螺旋動(dòng)力輪6和一條塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26。塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26經(jīng)過螺旋動(dòng)力輪6、轉(zhuǎn)軸22、磨頭21和旋流軸承座5軸向固定在加熱管8內(nèi)。旋流軸承座5的螺旋片25的方向與和塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的螺旋方向恰好相反，螺旋角在20°～60°的范圍，螺旋片的數(shù)量為3～6。螺旋動(dòng)力輪6的螺旋葉片28的螺旋方向與塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的螺旋方向相同，螺旋角一般在20°～60°的范圍，螺旋葉片33的數(shù)量為3～6。塑料包層螺旋線23的結(jié)構(gòu)是由金屬螺旋線34和塑料包層33兩部分組成。金屬螺旋線34的直徑在1mm～3mm范圍，塑料包層33的厚度在1mm～5mm范圍。
生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)，低流速流動(dòng)的蒸發(fā)料液經(jīng)過旋流軸承座5后形成快速的旋流，直接沖推螺旋動(dòng)力輪6產(chǎn)生一個(gè)較大的附加力矩，與塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的自轉(zhuǎn)力矩同向疊加，使塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的自動(dòng)清洗力矩大大強(qiáng)化，從而達(dá)到低流速?gòu)?qiáng)化力矩的自動(dòng)清洗目的。由于自動(dòng)清洗的流速低，塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的阻力也就相應(yīng)的成二次方正比大幅度減少，反過來大大降低了對(duì)自然循環(huán)推動(dòng)力的要求值，提高了蒸發(fā)器自動(dòng)清洗的可靠性。
由于塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的導(dǎo)向作用，使料液在加熱管8內(nèi)螺旋線流動(dòng)，又使加熱管8內(nèi)的對(duì)流傳熱得到強(qiáng)化。
傳熱管8的出口端安裝出口罩30，作用之一是避免塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的尾部與傳熱管8的管口初出現(xiàn)磨損，作用之二是可以防塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26意外斷落脫落時(shí)帶到下游。
塑料包層螺旋線23的塑料包層33、旋流軸承座23、螺旋動(dòng)力輪24、塑料螺旋扭帶20、出口罩25都采用工程塑料制造。
權(quán)利要求1.一種自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器，由加熱室、沸騰室、蒸發(fā)室和除沫器構(gòu)成，其特征在于由下部的中心管沸騰室(10)和上部的漸擴(kuò)形沸騰室(2)兩部分組成深度大、截面大、出口截面更大的沸騰室(13)，在沸騰室(13)內(nèi)裝有蒸汽助推器(4)，在加熱管(8)的管口安裝有旋流軸承座(5)，在加熱管(8)內(nèi)裝有螺旋動(dòng)力輪(6)和塑料包層螺旋線(23)或塑料螺旋扭帶(26)，塑料包層螺旋線(23)或塑料螺旋扭帶(26)經(jīng)螺旋動(dòng)力輪(6)、轉(zhuǎn)軸(22)和管口的旋流軸承座(5)軸向固定在加熱管(8)內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器，其特征在于塑料包層螺旋線(23)的結(jié)構(gòu)是由金屬螺旋線(34)和塑料包層(33)兩部分組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器，其特征在于塑料包層螺旋線(23)的塑料包層(33)、旋流軸承座(23)、螺旋動(dòng)力輪(24)、塑料螺旋扭帶(20)、出口罩(30)都采用工程塑料制造。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器，其特征在于傳熱管(8)的出口端安裝有出口罩(30)。
專利摘要自然逆循環(huán)低流速?gòu)?qiáng)化自動(dòng)清洗式蒸發(fā)器，主要特點(diǎn)是由中心管沸騰室和漸擴(kuò)形沸騰室兩部分構(gòu)成大截面大深度的沸騰室，能夠使自然循環(huán)推動(dòng)力產(chǎn)生低流速大幅度強(qiáng)化；管內(nèi)安裝具有旋流強(qiáng)化力矩機(jī)構(gòu)的塑料螺旋，能夠在較低流速下可靠地自動(dòng)清洗，對(duì)自然循環(huán)的流速和動(dòng)力要求低。因此，這種新型蒸發(fā)器自動(dòng)連續(xù)除垢防垢，又不需要強(qiáng)制循環(huán)泵，具有蒸發(fā)能力大、能耗低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。適用于制糖、制鹽、化工、冶金等諸多的蒸發(fā)生產(chǎn)。
文檔編號(hào)B01D1/00GK2652481SQ0324800
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月13日
發(fā)明者俞秀民, 俞天蘭, 彭德其, 吳金香, 蔣少青, 劉躍平, 寧立偉, 支校衡 申請(qǐng)人:株洲工學(xué)院帥科機(jī)械清洗研究所