一種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸發(fā)器，尤其涉及一種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能降膜蒸發(fā)器。
【背景技術(shù)】
[0002]在節(jié)能減排低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展的形勢下，設(shè)計發(fā)明了一種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器，實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)器管/殼程空間可控的流動，提高傳熱效率20-40%降低運(yùn)行阻力節(jié)能30-70%。采用SP管/PS管可使降膜蒸發(fā)器節(jié)材15-30%，體積小20_40%、重量減少30%。實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化成套裝備技術(shù)設(shè)計軟件及版權(quán)。HPMVR多效蒸發(fā)熱泵節(jié)能系統(tǒng)采用SP/PS新型小溫差高效蒸發(fā)器，應(yīng)用于多效蒸發(fā)、海水淡化、污水治理、高濃度含鹽廢水處理、垃圾濃縮液處理，相對于多效蒸發(fā)系統(tǒng)可節(jié)能70-90%，1-2年即可回收投資。其關(guān)鍵是高效蒸發(fā)器變空間、無折流板設(shè)計制造技術(shù)。高效蒸發(fā)器采用SP元件提高傳熱效率15-30% ；SP管變空間設(shè)計技術(shù)可減少流體流動的阻力，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能20-35%，體積小20_35%，重量減少30-40%。
[0003]傳統(tǒng)的立式降膜蒸發(fā)器采用普通圓管，殼程介質(zhì)為高溫蒸汽，管程介質(zhì)為原料蒸發(fā)液，傳熱面積利用率低，存在傳熱效率低，易結(jié)垢，流動阻力大，流體橫向沖刷管束易誘發(fā)振動等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、體積小、傳熱效果好、流動阻力小、蒸發(fā)液膜貼壁性好、使用壽命長的小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能降膜蒸發(fā)器。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采取了的技術(shù)方案是:
[0006]一種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器，其特征在于，其包括殼體、上封頭、下筒體、下封頭、管板及換熱管束，所述上封頭設(shè)在殼體的上端，所述下筒體設(shè)置于殼體的下端與下封頭之間，所述殼體的上側(cè)設(shè)有殼程蒸汽入口，其下側(cè)設(shè)有殼程冷凝液出口，所述上封頭上設(shè)有與換熱管束相連通的管程料液入口，下封頭上設(shè)有與換熱管束相連通的管程濃縮液出口及蒸汽出口，所述管板設(shè)有兩個，分別設(shè)在上封頭與殼體的連接處、以及下筒體與殼體的連接處，所述換熱管束設(shè)在殼體內(nèi)，該換熱管束由多個換熱管構(gòu)成，換熱管的上下兩端分別與管板連通，換熱管內(nèi)部空間為管程，換熱管外部空間為殼程，所述換熱管為螺旋扭曲扁管，相鄰螺旋扭曲扁管之間互相通過其長軸接觸支撐。
[0007]所述換熱管為麻花狀的螺旋扭曲扁管。
[0008]所述換熱管包括扭曲扁管段以及設(shè)置于該扭曲扁管段的上、下兩端且與其一體成型的入口端圓管接口管段和出口端圓管接口管段，所述入口端圓管接口管段和出口端圓管接口管段分別與相應(yīng)的管板焊接或脹接。
[0009]所述扭曲扁管段為由圓形管壓成橢圓形管后，沿所述橢圓形管的軸向按扭矩200?270N.m扭轉(zhuǎn)而成的螺旋狀結(jié)構(gòu)。
[0010]扭曲扁管段與入口端圓管接口管段(或出口端圓管接口管段)的長度比為3?5:1 ?2。
[0011]相鄰的換熱管之間通過扭曲扁管段的長軸相互接觸，形成自支撐結(jié)構(gòu)。
[0012]所述換熱管之間采用三角形或六邊形或正方形排布。
[0013]所述上封頭上設(shè)有溫度探頭。
[0014]所述殼體的下端設(shè)有殼程放凈口，殼體的上端設(shè)有排氣口。
[0015]所述下筒體與分離器連接。
[0016]所述分離器包括分離器筒體以及設(shè)置于分離器筒體上下兩端的分離器氣相出口和分離器液相出口，所述分離器筒體通過分離器接管與下筒體相連通。
[0017]所述分離器筒體內(nèi)設(shè)有旋流機(jī)制。
[0018]具有變截面的扭曲扁管段可采用金屬或非金屬材料。
[0019]本發(fā)明高效降膜蒸發(fā)器減少了殼程流通空間，而采用變截面的扭曲扁管，其殼程流體流動為變空間縱向流動。管程為變截面立體結(jié)構(gòu)，其管程液膜流動為變空間螺旋流動。
[0020]小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能降膜蒸發(fā)器操作原理:高效蒸發(fā)器采用SP元件，需濃縮的液體進(jìn)入SP螺旋加熱橢圓管頂部，沿著螺旋加熱橢圓管管內(nèi)壁形成旋轉(zhuǎn)離心力，液體薄緊貼管壁膜向下流動。在這個過程中由于管外的加熱，管內(nèi)液膜開始沸騰并部分蒸發(fā)。液膜的向下運(yùn)動最初是由于重力和螺旋加熱橢圓管離心力作用，而后管內(nèi)蒸汽不斷生成，向下流動的蒸汽帶動液膜使之向下的運(yùn)動加快。在列管下部及其下游的離心分離器中，剩余的液體和蒸汽得以分離。為了保證降膜蒸發(fā)器的功能，全部加熱表面、尤其是加熱管下部區(qū)域能夠被液體充分均勻潤濕是非常必要的。否則將出現(xiàn)局部干壁，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的結(jié)殼現(xiàn)象。因此，本項(xiàng)目高效蒸發(fā)器采用SP元件，向下運(yùn)動的液膜利用重力和螺旋加熱橢圓管產(chǎn)生的離心力作用，迫使液體薄緊貼管壁膜向下流動，保證降膜蒸發(fā)器的全部加熱表面被液體充分均勻潤濕，避免了局部干壁現(xiàn)象，從而可防止嚴(yán)重的結(jié)殼現(xiàn)象。另外，在殼程的加熱蒸汽逐漸冷凝，蒸汽在殼程的空間變小；而管內(nèi)的液體不斷蒸發(fā)，體積變大，通過改變SP管結(jié)構(gòu)，可以調(diào)整這種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器的管殼程空間，以適應(yīng)蒸發(fā)器管內(nèi)外的流體的體積變化。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)及有益效果:
[0022](I)本發(fā)明的小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器省去了傳統(tǒng)降膜蒸發(fā)器的折流板結(jié)構(gòu)，利用變截面扭曲扁管的幾何結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)換熱管的自支撐；
[0023](2)由于特殊的SP螺旋橢圓加熱管和無折流板的安裝結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品通道和加熱通道交替形成，能形成強(qiáng)烈的擾流，提高傳熱效率；
[0024](3)產(chǎn)品和加熱介質(zhì)在各自的相應(yīng)通道內(nèi)呈逆流流動，設(shè)計的管間距和特制螺旋管產(chǎn)生強(qiáng)烈的湍流，從而得到理想的熱能傳遞。
[0025](4)強(qiáng)烈的熱傳遞使產(chǎn)品沸騰，同時生成的蒸汽帶動殘留液形成向上爬升的液膜，進(jìn)入板片組的蒸汽通道內(nèi)。殘留液和蒸汽在下游的離心分離器中得以分離。
[0026](5)流體與換熱管間有一定的螺旋傾角，流體螺旋狀的繞過換熱管束，實(shí)現(xiàn)有效的沖刷，流動阻力小，不存在滯流死區(qū)減少污垢的沉積；
[0027](6)寬的入口管道和向上運(yùn)動保證了在熱交換器的全部橫截面上達(dá)到理想分布。
[0028](7)換熱管連續(xù)的螺旋結(jié)構(gòu)和變徑部分的支撐減小了管子間的跨距，使得換熱管的固有頻率避開了流體的激振頻率，避免了因共振引起的破損，從而延長了設(shè)備的壽命，降低了維修費(fèi)用，使設(shè)備可以長期安全運(yùn)行，達(dá)到了高效節(jié)能的目的；
[0029](8)變截面扭曲扁管設(shè)計強(qiáng)化了傳熱效果，使同等負(fù)荷傳熱下，體積可小30%左右，減少了制造成本。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明一種小溫差管殼程變空間的無折流板高效節(jié)能蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為換熱管束的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]其中:1、上封頭；2、布液器；3、殼體；4、殼程蒸汽入口 ；5、換熱管；51、入口端圓管接口管段；52、扭曲扁管段；53、出口端圓管接口管段；6、殼程冷凝液出口 ；7、殼程放凈口 ；
8、下筒體；9、下封頭；10、濃縮液出口 ；11、分尚器接管；12、分尚器液相出口 ；13、分尚器筒體；14、分離器氣相出口 ；15、管程料液入口。
【具體實(shí)施方式】
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