一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器的制造方法
【專利摘要】一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，加熱管內的鋼絲螺旋與布膜螺旋一起自動地往復運動清洗。降膜流動自身的波動性是往復運動清洗的動力源的一部分，但是主要來自轉噴淋管的噴淋量與整個設備橫截面均布的篩板流量的變化組合，使各分區(qū)篩板的總流量發(fā)生周期性的變化，由此造成鋼絲螺旋、鋼絲彈簧承受的軸向力周期性的顯著變化。往復行程大小通過噴淋閥調節(jié)，往復運動的周期長短可以通過壓蓋對填料的壓緊力大小調節(jié)。結構簡單，管內污垢清洗能力強而均勻，能夠大幅度的提高加熱管內會生長污垢的降膜式蒸發(fā)器的效率。
【專利說明】一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，涉及列管降膜蒸發(fā)裝置的管內螺旋振動往復清洗和傳熱強化。它主要適用于加熱管內容易生長污垢的降膜蒸發(fā)裝置，對易垢溶液的列管降膜式熱泵蒸發(fā)裝置能夠大幅度的提高節(jié)能效益。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的蒸發(fā)器自動清洗技術有多種。例如，ZL002224697.X專利《自轉扭帶自動清洗式高效蒸發(fā)器》的扭帶清洗技術，2008年無機鹽工業(yè)第8期《蒸發(fā)裝置防垢新技術及其在氯化鈣生產中的應用》介紹的流態(tài)化清洗技術，都是加熱管內滿流條件下應用的清洗技術，不能夠作為管內壁降膜流動的蒸發(fā)器。
[0003]2006年石油化工設備第5期介紹的自動清洗式管式降膜蒸發(fā)器，是對管外污垢清洗的技術，可是降膜蒸發(fā)器的絕大多數(shù)是管內降膜、而不是管外降膜，并且靠外力驅動、結構復雜，又是間歇清洗。
[0004]最新專利CN201110038777.3《一種管內自動清洗防垢降膜式蒸發(fā)裝置》，雖然除垢防垢能力強，但是流態(tài)化粒子容易阻塞布膜器入口，可靠性不高。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明提出一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，利用管內壁降膜流動的流速波動性和高流速的兩大特點，實現(xiàn)管內振動螺旋往復運動的自動清洗，不僅可以解決現(xiàn)有技術的這些不足，而且是管內傳熱流體動力自動清洗，不需要外部動力，結構簡單、節(jié)能、可靠性高，能夠比較好地應用于列管式管內降膜蒸發(fā)裝置的自動清洗和傳熱強化，尤其適合于管內壁生長結晶性鹽垢和硬垢的降膜蒸發(fā)器和降膜式熱泵蒸發(fā)裝置。
[0006]本發(fā)明的技術方案為:一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，主要部件有加熱管、鋼絲彈簧、布膜螺旋、鋼絲螺旋、進料室、篩板、分區(qū)篩板、噴淋管、噴淋閥、循環(huán)泵。
[0007]每根加熱管內設置一根鋼絲螺旋。鋼絲螺旋的上端與布膜螺旋的導向鉤連接，下端自由。鋼絲螺旋的主要功能是在加熱管內流量周期性變化和降膜液流波動的共同作用下，產生徑向振動和軸向往復運動，而且，每分鐘都有多次行程不小于鋼絲螺旋一個螺距的往復運動，對加熱管內壁的污垢實現(xiàn)有效的均勻清洗；同時由于鋼絲螺旋對管內壁降膜液流的周期性擾動，實現(xiàn)傳熱強化。鋼絲螺旋的鋼絲直徑1.0?3.0mm，鋼絲螺旋的外徑比加熱管內徑小3?10mm，鋼絲螺旋的螺距為加熱管內徑的(0.40?1.20)倍。鋼絲螺旋一般采用不銹鋼鋼絲制造，對于重腐蝕性料液蒸發(fā)，可以采用包塑、涂塑或浸塑的鋼絲。
[0008]布膜螺旋上設計有2-3個頭的螺旋片，布膜螺旋與鋼絲螺旋一起往復運動。布膜螺旋上的螺旋片的螺旋角在10° -30°的范圍，螺旋片的主要作用是對流入加熱管的液體進行導流，使之沿加熱管內壁呈液膜螺旋流向下流動，提高液膜在管內壁的周向均布程度；另一個作用是，布膜螺旋與鋼絲螺旋一起往復運動，對加熱管的入口段進行往復擦洗，防止管口被污垢阻塞。布膜螺旋的下部為錐形的導向鉤，往復運動時具有進入加熱管的導向功能，也有利于懸掛鋼絲螺旋的自動對中性。布膜螺旋的頂部是懸掛鉤，用來與鋼絲彈簧直接連接，也可以通過耐磨耐熱的軟繩與鋼絲彈簧連接。
[0009]鋼絲彈簧的彈性系數(shù)低，在10?40(N/m)的范圍，大小取值與管內流速和加熱管長度兩者都有一致性的關系。鋼絲彈簧的功能是鋼絲螺旋往復行程的放大器，其原理是受降膜液流沖擊的軸向力大小波動變化時產生的伸縮量可以大于鋼絲螺旋的螺距。鋼絲彈簧的安裝方式是，上端穿過分區(qū)篩板，固定在分組鋼絲上；并且，每根分組鋼絲上固定的鋼絲彈簧數(shù)必須在2個以上，以此防止鋼絲螺旋在降膜液流作用下發(fā)生自轉磨損管內壁。
[0010]篩板和分區(qū)篩板上的篩孔均布排列；篩孔大小為5-15mm ;篩孔總面一般為篩板總面積的5%?20%，取值原則是保障設計負荷流量下，篩板和分區(qū)篩板上能有IOmm以上的積液深度，來保障料液的均勻分布。
[0011]噴淋管的流量大小通過噴淋閥調節(jié)，經過旋轉接頭進入噴淋管。噴淋管的噴淋量大小以鋼絲螺旋的軸向往復行程不小于一個螺距為原則。噴淋管的自轉動力是從噴淋孔流出液流的反作用力。噴淋管的自轉速度可以通過壓蓋對填料的壓緊力大小調節(jié)。
[0012]分區(qū)篩板上有4-12塊區(qū)隔板，設備直徑愈大，塊數(shù)愈多。中心區(qū)比扇形區(qū)小得多，并且與其中的一個扇形區(qū)連通。區(qū)隔板的高度30mm以上，區(qū)間液體不聯(lián)通。工作原理是在篩板淋降流量和自轉噴淋管的旋轉噴淋量的變化組合下，使得各區(qū)的總流量發(fā)生周期性的變化，使加熱管內的流量大小發(fā)生相應的周期性變化，作用在鋼絲螺旋上的軸向力也同周期的變化，誘導鋼絲彈簧周期性的伸長與縮短，實現(xiàn)鋼絲螺旋往復運動均勻清洗的目的。
[0013]降膜流動自身的波動性也是鋼絲螺旋往復運動清洗的動力源的一部分，但主要是自轉噴淋管的噴淋量與整個設備橫截面均布的篩板流量的變化組合。因此，對于加熱管比較長、管內流速較大、料液結垢不太嚴重的管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器、只需要利用降膜流動自身的波動性來實現(xiàn)鋼絲螺旋往復運動清洗，不需要噴淋管、噴淋閥和結構復雜區(qū)隔板的分區(qū)篩板，結構更簡單，如圖4所示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器的總圖。
[0015]圖2是本發(fā)明分區(qū)篩板的隔板結構示意圖。
[0016]圖3是布膜螺旋的結構方案圖。
[0017]圖4是一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器的另一結構總圖【具體實施方式】
[0018]圖中的I加熱管2鋼絲螺旋3布膜螺旋4鋼絲彈簧5分區(qū)篩板6分組鋼絲7篩板8進料室9填料10壓蓋11旋轉接頭12支座軸承13噴淋管14噴淋閥15主進料管16區(qū)隔板17循環(huán)泵18軟繩19懸掛鉤20螺旋片21導向鉤22扇形區(qū)23中心區(qū)
[0019]一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，主要部件有加熱管1、鋼絲彈簧4、布膜螺旋3、鋼絲螺旋2、進料室8、篩板7、分區(qū)篩板5、噴淋管13、噴淋閥15、循環(huán)泵17。
[0020]每根加熱管I內設置一根鋼絲螺旋2。鋼絲螺旋2的上端與布膜螺旋3的導向鉤21連接，下端自由。鋼絲螺旋2的主要功能是在加熱管I內流量周期性變化和降膜液流波動的共同作用下，產生徑向振動和軸向往復運動，而且，每分鐘都有多次行程不小于鋼絲螺旋2—個螺距的往復運動，對加熱管I內壁的污垢實現(xiàn)有效的均勻清洗；同時由于鋼絲螺旋2對管內壁降膜液流的周期性擾動，實現(xiàn)傳熱強化。鋼絲螺旋2的鋼絲直徑1.0?3.0mm,鋼絲螺旋2的外徑比加熱管I內徑小3?10mm，鋼絲螺旋2的螺距為加熱管I內徑的(0.40?
1.20)倍。鋼絲螺旋2—般采用不銹鋼鋼絲制造，對于重腐蝕性料液蒸發(fā)，可以采用包塑、涂塑或浸塑的鋼絲。
[0021]布膜螺旋3上設計有2-3個頭的螺旋片20，布膜螺旋3與鋼絲螺旋2 —起往復運動。布膜螺旋3上的螺旋片20的螺旋角在10° -30°的范圍，螺旋片20的主要作用是對流入加熱管I的液體進行導流，使之沿加熱管I內壁呈液膜螺旋流向下流動，提高液膜在管內壁的周向均布程度；另一個作用是，布膜螺旋3與鋼絲螺旋2 —起往復運動，對加熱管I的入口段進行往復擦洗，防止管口被污垢阻塞。布膜螺旋3的下部為錐形的導向鉤21，往復運動時具有進入加熱管I的導向功能，也有利于懸掛鋼絲螺旋2的自動對中性。布膜螺旋3的頂部是懸掛鉤19，用來與鋼絲彈簧4直接連接，也可以通過耐磨耐熱的軟繩18與鋼絲彈簧2連接。
[0022]鋼絲彈簧4的彈性系數(shù)低，在10-?40 (N/m)的范圍，大小取值與管內流速和加熱管長度兩者都有一致性的關系。鋼絲彈簧4的功能是鋼絲螺旋2往復行程的放大器，其原理是受降膜液流沖擊的軸向力大小波動變化時產生的伸縮量可以大于鋼絲螺旋2的螺距。鋼絲彈簧4的安裝方式是，上端穿過分區(qū)篩板5，固定在分組鋼絲6上；并且，每根分組鋼絲6上固定的鋼絲彈簧4必須在2個以上，以此防止鋼絲螺旋2在降膜液流作用下發(fā)生自轉磨損管內壁。
[0023]篩板7和分區(qū)篩板5上的篩孔均布排列；篩孔大小為5-15_ ;篩板7、分區(qū)篩板5的篩孔開孔率均為5%?20%，取值原則是保障設計負荷流量下，篩板和分區(qū)篩板上能有IOmm以上的積液深度，來保障料液的均勻分布。
[0024]噴淋管13的流量大小通過噴淋閥14調節(jié)，經過旋轉接頭11進入噴淋管13。噴淋管13的噴淋量大小以鋼絲螺旋2的軸向往復行程不小于一個螺距為原則。噴淋管13的旋轉動力是從噴淋孔流出液流的反作用力。噴淋管13的自轉速度可以通過壓蓋10對填料9的壓緊力大小調節(jié)。
[0025]分區(qū)篩板5上有4-12塊區(qū)隔板16，設備直徑愈大，塊數(shù)愈多。中心區(qū)23比扇形區(qū)22小得多，并且與其中的一個扇形區(qū)22連通。區(qū)隔板16的高度30mm以上，區(qū)間液體不聯(lián)通。工作原理是在篩板7淋降流量和噴淋管13旋轉噴淋量的變化組合下，使得各區(qū)的總流量發(fā)生周期性的變化，使加熱管I內的流量大小發(fā)生相應的周期性變化，作用在鋼絲螺旋2上的軸向力也同周期的變化，誘導鋼絲彈簧4周期性的伸長與縮短，實現(xiàn)鋼絲螺旋2往復運動均勻清洗的目的。降膜流動自身的波動性也是鋼絲螺旋2往復運動清洗的動力源的一部分，但主要是自轉噴淋管13的噴淋量與整個設備橫截面均布的篩板7流量的變化組合。因此，對于加熱管I比較長、管內流速較大、料液結垢不太嚴重的管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器、只需要利用降膜流動自身的波動性來實現(xiàn)鋼絲螺旋2往復運動清洗，不需要噴淋管13、噴淋閥14和結構復雜區(qū)隔板16的分區(qū)篩板5，如圖4所示，結構更簡單。
【權利要求】
1.一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，主要部件有加熱管、鋼絲彈簧、布膜螺旋、鋼絲螺旋、進料室、篩板、分區(qū)篩板、自轉噴淋管、噴淋閥、循環(huán)泵，其特征為:每根加熱管內設置一根鋼絲螺旋，上端與布膜螺旋連接，下端自由；布膜螺旋上設計有2?3個頭的螺旋片，螺旋片的螺旋角在10° -30°的范圍，布膜螺旋與鋼絲螺旋一起往復運動；鋼絲彈簧的彈性系數(shù)在10?40(N/m)的范圍，大小取值與管內流速高低和加熱管長度有一致性的關系；篩板和分區(qū)篩板的篩孔均布排列，直徑為5-15mm，篩孔總面積為篩板總面積的5%?20% ;分區(qū)篩板上有4-12塊區(qū)隔板，設備直徑愈大，塊數(shù)愈多，區(qū)隔板的高度30mm以上；中心區(qū)比扇形區(qū)小得多，并且與其中的一個扇形區(qū)連通；自轉噴淋管的噴淋量大小通過噴淋閥調節(jié)，使鋼絲螺旋的軸向往復行程達到一個螺距以上；噴淋管自轉速度的快慢通過壓蓋對填料的壓緊力大小調節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，其特征在于:鋼絲螺旋的鋼絲直徑1.0?3.0mm,外徑比加熱管內徑小隙3?10mm，螺距為加熱管內徑的(0.40 ?1.20)倍。
3.根據(jù)權利要求1的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，其特征在于:鋼絲彈簧的安裝方式是，上端穿過分區(qū)篩板，纏繞固定在分組鋼絲上；并且，每根分組鋼絲上固定的鋼絲彈簧數(shù)必須在2個以上。
4.根據(jù)權利要求1的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，其特征在于:布膜螺旋與鋼絲彈簧直接連接，或通過軟繩再與鋼絲彈簧連接。
5.根據(jù)權利要求1的一種管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器，其特征在于:對于加熱管(I)比較長、管內流速較大、料液結垢不太嚴重的管內振動螺旋往復清洗式降膜蒸發(fā)器、只需要利用降膜流動自身的波動性來實現(xiàn)鋼絲螺旋(2)往復運動清洗，不需要噴淋管(13)、噴淋閥(14)、結構復雜區(qū)隔板(16)的分區(qū)篩板(5)。
【文檔編號】B01D1/22GK103706135SQ201210374716
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權日:2012年10月8日
【發(fā)明者】俞天翔, 俞秀民, 俞天蘭, 彭德其, 吳金香 申請人:俞天翔