專利名稱：管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器及布膜器組合工件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳熱傳質(zhì)領(lǐng)域，特別是一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器及布膜器組 合工件。
背景技術(shù)：
依靠重力作用將液體以膜層形式分布在固體壁面上進(jìn)行傳熱傳質(zhì)操作的列管式 下降液膜換熱器、蒸發(fā)器、反應(yīng)器等過程設(shè)備在很多工業(yè)領(lǐng)域有大量應(yīng)用。當(dāng)前成型的用于 工業(yè)上的布膜裝置的形式有很多，但液膜在管壁上的分布不均始終是一個(gè)棘手問題，由此 導(dǎo)致傳熱傳質(zhì)效率降低、破壞產(chǎn)品品質(zhì)甚至使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行等后果。已有的液膜布膜 元件都是在換熱管的入口處將液體分布在換熱管的周壁上。但是，影響下降液膜設(shè)備布液 均勻性的環(huán)節(jié)不僅在液膜入口處，在液膜降落過程中也極為顯著。在液膜降落過程中，由于 液膜的運(yùn)動(dòng)、蒸發(fā)、熱毛細(xì)力等因素的作用，液膜在管壁表面上的分布會(huì)趨于厚薄不均，以 致出現(xiàn)干壁的情況，使得液體在操作中冷熱不均，從而降低設(shè)備的傳熱傳質(zhì)效率，影響液體 產(chǎn)品的質(zhì)量?，F(xiàn)有的布膜裝置無法解決液膜下降過程中布液不均勻的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜 器，其能夠有效提高布膜均勻性。本實(shí)用新型的另一目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布 膜器組合工件，其能夠?qū)⒁后w在換熱管入口處及流程中間位置處均勻布膜，減少干壁的發(fā) 生，提高傳熱傳質(zhì)效率。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，其特征在于由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正 向上下同軸固裝而成，螺旋葉片錐體由錐形基體及表面圓周均布所制的多個(gè)螺旋葉片構(gòu) 成，螺旋葉片錐體及球面錐體內(nèi)部均制有同軸的中心孔，球面錐體上端外表面承接于螺旋 葉片錐體下端螺旋葉片根部，在螺旋葉片錐體上端同軸制有上連接管，在螺旋葉片錐體下 端同軸制有下連接管。而且，所述的螺旋葉片錐體的錐形基體在豎直方向的錐角為5 20°。而且，所述的螺旋葉片錐體上的螺旋葉片為5 8個(gè)，螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為15 30°，螺旋葉片厚度為1. 5 2. 5mm,螺旋葉片高度為4 8mm。而且，所述的螺旋葉片錐體與球面錐體的軸向整體高度與球面錐體外表面最大直 徑之比為1 2。一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于主要由上排氣管、上布膜 器、下排氣管、下布膜器自上而下同軸固裝而成，上布膜器、下排氣管及下布膜器均安裝于 換熱管內(nèi)，上布膜器位于換熱管入口處，上排氣管位于換熱管上方；上排氣管下端與換熱管 之間通過間隔均布的一組上定位板進(jìn)行固裝，在下排氣管外壁與換熱管內(nèi)壁之間通過一組下定位板進(jìn)行固裝；上布膜器及下布膜器均由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正向上下同軸 固裝而成。而且，所述的上布膜器及下布膜器的螺旋葉片錐體均由錐形基體及表面圓周均布 所制的多個(gè)螺旋葉片構(gòu)成，螺旋葉片錐體及球面錐體內(nèi)部均制有同軸的中心孔，球面錐體 上端外表面承接于螺旋葉片錐體下端螺旋葉片根部，在螺旋葉片錐體上端同軸制有上連接 管，在螺旋葉片錐體下端同軸制有下連接管，上布膜器的上連接管與上排氣管下端固裝，上 布膜器下連接管與下排氣管上端固裝，下布膜器的上連接管與下排氣管下端固裝。而且，所述的下排氣管管壁上制有多個(gè)排氣孔。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為1.本布膜器由螺旋葉片錐體及球面錐體共同構(gòu)成，在布膜器螺旋葉片錐體的作用 下，液膜在垂直下降的過程中產(chǎn)生一定的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而使液膜在進(jìn)入換熱管內(nèi)壁時(shí) 沿管壁周向有一定運(yùn)動(dòng)速度，利于布膜均勻；布膜器下端的球面錐體與管道內(nèi)壁的間隙沿 高度方向一樣，液體在這一段沿管壁周向均勻分布，形成厚度均勻的液體膜層向管壁下方 流去，其布膜均勻性沿軸向的有效性更加持久。2.本布膜器組合工件包括安裝在換熱管入口處的上布膜器及換熱管中部的下布 膜器，不僅能夠保證在換熱管入口布液均勻性，并使液膜在換熱管中段進(jìn)行第二次均勻化， 使液膜沿?fù)Q熱管內(nèi)壁分布得到又一次均勻化，對(duì)液膜下邊流程操作起到一個(gè)調(diào)整作用，從 而有效減少換熱管中段干壁的發(fā)生，有利于提高液膜操作的效率，提高液體產(chǎn)品的質(zhì)量。3.本布膜器組合工件中上布膜器通過上定位板將沿長度方向和半徑方向定位對(duì) 中，下布膜器通過下定位板將它沿半徑方向定位，上、下布膜器定位和對(duì)中可靠。4.本布膜器組合工件中的下排汽管管壁上開有很多排氣孔，孔徑> 5mm，使得相 同高度處液膜蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽可以由這些孔進(jìn)入排汽管，并由上部排出。5.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，布膜器設(shè)置有獨(dú)特的螺旋葉片錐體及球面錐 體，具有更佳的布膜均勻性；布膜器組合工件能夠確保在換熱管入口布液均勻性，并在換熱 管中段進(jìn)行第二次均勻化，提高傳熱傳質(zhì)效率及液體產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)布膜器及其組合工件 還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，安裝和維修方便的優(yōu)點(diǎn)。

圖1為本實(shí)用新型的布膜器結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)；圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實(shí)用新型布膜器組合工件的結(jié)構(gòu)示意圖(與換熱管、管板、蓋板安裝配 合)；圖4為圖3的A-A向剖視圖；圖5為圖3的B-B向剖視圖。
具體實(shí)施方式
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不 是限定性的，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，如圖1中所示，由一螺旋葉片錐體2及一球面錐體3正向上下同軸螺紋安裝而成。螺旋葉片錐體由錐形基體及表面圓周均布所制的多個(gè)螺旋 葉片5構(gòu)成。螺旋葉片錐體的錐形基體在豎直方向的錐角為5 20°。螺旋葉片為5 8個(gè)，螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為15 30°，螺旋葉片厚度為1. 5 2. 5mm,螺旋葉片高度為4 8mm。螺旋葉片錐體及球面錐體內(nèi)部均制有同軸的中心孔。球面錐體上端外表面承接于螺 旋葉片錐體下端螺旋葉片根部。球面錐體外表面最大直徑處與換熱管內(nèi)壁的間隙< 3mm，其 錐形端面略向內(nèi)凹。螺旋葉片錐體與球面錐體的軸向整體高度H與球面錐體外表面最大直 徑之D之比為1 2，螺旋葉片錐體高度為整體高度的3/4。以上結(jié)構(gòu)參數(shù)均為能夠產(chǎn)生最 佳布液均勻性的優(yōu)選參數(shù)。在螺旋葉片錐體上端同軸制有上連接管1，在螺旋葉片錐體下端 同軸制有下連接管4，以便在工作時(shí)與排汽管相連接。一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，如圖3所示，主要由上排氣管7、上布膜 器9、下排氣管12、下布膜器14自上而下同軸固裝而成。上布膜器、下排氣管及下布膜器均 安裝于換熱管11內(nèi)。上布膜器位于換熱管入口處，上排氣管位于換熱管上方，上排氣管下 端與換熱管入口及管板10處通過一組上定位板8進(jìn)行固裝，上定位板對(duì)上布膜器起到沿高 度方向和半徑方向的定位、對(duì)中作用。上排氣管上端與蓋板6固裝。下排氣管外壁與換熱 管內(nèi)壁之間通過一組下定位板13進(jìn)行固裝，下定位板對(duì)下布膜器起到沿半徑方向的定位 對(duì)中作用。上、下兩組定位板各有三片厚度為1 2mm的小薄板沿圓周均勻分布。上下排 汽管內(nèi)外徑分別相等。下排氣管管壁上制有多個(gè)排氣孔15，孔徑> 5mm，使得相同高度處液 膜蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽可以由這些孔進(jìn)入排汽管由上部排出。上布膜器及下布膜器均與圖1中 布膜器結(jié)構(gòu)相同，均由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正向上下同軸固裝而成。上布膜器的 上連接管與上排氣管下端固裝，上布膜器下連接管與下排氣管上端固裝，下布膜器的上連 接管與下排氣管下端固裝。本布膜器組合工件的工作原理為本布膜器組合工件用于上端排汽的列管式降落液膜蒸發(fā)器的蒸發(fā)操作。換熱管外 壁處于換熱器的殼程，通入蒸汽或其它液體介質(zhì)作為加熱熱源。被加熱或被蒸發(fā)濃縮的液 體介質(zhì)在蓋板與管板之間進(jìn)入各換熱管內(nèi)壁。在換熱管入口處，液體首先在上布膜器螺旋 葉片錐體的作用下，在垂直下降過程中產(chǎn)生一定的周向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在布膜器下端的球面錐 體與管道內(nèi)壁的間隙沿高度方向一樣，液體在這一段沿管壁周向均勻分布，形成厚度均勻 的液體膜層向管壁下方流去。在液膜下降的過程中液膜受到管壁加熱蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸 汽從下排汽管上的孔中排走。當(dāng)液膜運(yùn)動(dòng)到換熱管的中段時(shí)，由于沿途受熱蒸發(fā)的不均，熱 毛細(xì)力的作用，以及管壁粗糙度圓周度及垂直度等的影響，其沿管壁周向的分布又產(chǎn)生了 一定的不均勻性。而在此時(shí)，經(jīng)過下布膜器的作用，使得液膜沿?fù)Q熱管內(nèi)壁的分布得到又一 次均勻化，對(duì)液膜下邊流程的操作起到一個(gè)調(diào)整的作用，從而可有效提高傳熱傳質(zhì)效率。
權(quán)利要求一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，其特征在于由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正向上下同軸固裝而成，螺旋葉片錐體由錐形基體及表面圓周均布所制的多個(gè)螺旋葉片構(gòu)成，螺旋葉片錐體及球面錐體內(nèi)部均制有同軸的中心孔，球面錐體上端外表面承接于螺旋葉片錐體下端螺旋葉片根部，在螺旋葉片錐體上端同軸制有上連接管，在螺旋葉片錐體下端同軸制有下連接管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，其特征在于所述的螺旋葉片錐 體的錐形基體在豎直方向的錐角為5 20°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，其特征在于所述的螺旋葉片 錐體上的螺旋葉片為5 8個(gè)，螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為15 30°，螺旋葉片厚度為1.5 2. 5mm,螺旋葉片高度為4 8mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器，其特征在于所述的螺旋葉片錐 體與球面錐體的軸向整體高度與球面錐體外表面最大直徑之比為1 2。
5.一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于主要由上排氣管、上布膜器、 下排氣管、下布膜器自上而下同軸固裝而成，上布膜器、下排氣 >管及下布膜器均安裝于換熱 管內(nèi)，上布膜器位于換熱管入口處，上排氣管位于換熱管上方；上排氣管下端與換熱管之間 通過間隔均布的一組上定位板進(jìn)行固裝，在下排氣管外壁與換熱管內(nèi)壁之間通過一組下定 位板進(jìn)行固裝；上布膜器及下布膜器均由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正向上下同軸固裝 而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于所述的上 布膜器及下布膜器的螺旋葉片錐體均由錐形基體及表面圓周均布所制的多個(gè)螺旋葉片構(gòu) 成，螺旋葉片錐體及球面錐體內(nèi)部均制有同軸的中心孔，球面錐體上端外表面承接于螺旋 葉片錐體下端螺旋葉片根部，在螺旋葉片錐體上端同軸制有上連接管，在螺旋葉片錐體下 端同軸制有下連接管，上布膜器的上連接管與上排氣管下端固裝，上布膜器下連接管與下 排氣管上端固裝，下布膜器的上連接管與下排氣管下端固裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于所述的螺 旋葉片錐體的錐形基體在豎直方向的錐角為5 20°。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于所述的螺 旋葉片錐體上的螺旋葉片為5 8個(gè)，螺旋葉片的旋轉(zhuǎn)角為15 30°，螺旋葉片厚度為 1. 5 2. 5mm,螺旋葉片高度為4 8mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于所述的螺 旋葉片錐體與球面錐體的軸向整體高度與球面錐體外表面最大直徑之比為1 2。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器組合工件，其特征在于所述的下 排氣管管壁上制有多個(gè)排氣孔。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種管內(nèi)降膜蒸發(fā)器的布膜器及布膜器組合工件，其中，布膜器由一螺旋葉片錐體及一球面錐體正向上下同軸固裝而成；布膜器組合工件主要由上排氣管、上布膜器、下排氣管、下布膜器自上而下同軸固裝而成。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)科學(xué)合理，布膜器設(shè)置有獨(dú)特的螺旋葉片錐體及球面錐體，具有更佳的布膜均勻性；布膜器組合工件能夠確保在換熱管入口布液均勻性，并在換熱管中段進(jìn)行第二次均勻化，有效提高傳熱傳質(zhì)效率及液體產(chǎn)品質(zhì)量；同時(shí)布膜器及其組合工件還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制造，安裝和維修方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D1/30GK201632082SQ201020118488
公開日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2010年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月25日
發(fā)明者師晉生, 張巧珍, 賴維, 賴艷萍 申請(qǐng)人:天津科技大學(xué)