專利名稱:高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的制作方法
本發(fā)明屬于豎管蒸發(fā)器和多效蒸發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域：
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在化學(xué)工業(yè)和濕法冶金、食品、造紙等工業(yè)中均需要采用蒸發(fā)器，由于蒸發(fā)器是一種大量耗費熱能的裝置，加之能源價格不斷上漲，因此改進(jìn)蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)，以降低熱能消耗和合理分配熱能，有效地利用各種余熱已得到各國普遍的重視。降低蒸發(fā)器能耗的有效途徑之一是采用多效蒸發(fā);但各種多效蒸發(fā)器如長管自然循環(huán)型蒸發(fā)器、列文蒸發(fā)器等均要求有較大的溫差，否則其后幾效就沸騰不起來，難以實現(xiàn)其多效蒸發(fā)作業(yè)。如果采用強(qiáng)制循環(huán)來實現(xiàn)多效蒸發(fā)，象機(jī)械泵強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，雖然可以在溫差小(3～5℃)的條件下實現(xiàn)多效蒸發(fā)，不過隨著料液在蒸發(fā)器中循環(huán)速度的提高，其電耗也會相應(yīng)增大，而果如果要使其循環(huán)速度超過3.5米/秒，還將會受到泵輸送能力和動力消耗過大的限制，因此要使這類多效蒸發(fā)器大型化則更為困難。
本發(fā)明的目的就是為了提供一種不用外加動力實現(xiàn)多效蒸發(fā)作業(yè)并能降低蒸發(fā)作業(yè)能耗的蒸發(fā)器。本發(fā)明所提供的是一種高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，其特征在于將加熱室分為截面相等的兩部分，并在其中一部分的上方設(shè)置一臺利用前一效所產(chǎn)生的二次蒸汽來控制料液沸騰高度的汽體揚(yáng)聲器和蒸汽直接加熱器，利用其本身所產(chǎn)生的二次蒸汽作動力使料液在蒸發(fā)器內(nèi)形成強(qiáng)制循環(huán)。故而本發(fā)明所提供的高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器既不需要外加機(jī)械動力;也不需要較大溫差便可實現(xiàn)多效蒸發(fā)作業(yè)。
下面將從理論上論證本發(fā)明的構(gòu)思。首先，根據(jù)氣體揚(yáng)升器的經(jīng)驗公式可計算每揚(yáng)升1m3的料液到h米高所需要的二次蒸汽量VV =1.75hC l o gH + 1010]]>式中h為溶液的升揚(yáng)高度(米);H為揚(yáng)升器沉浸在溶液中的深度(米);C為經(jīng)驗系數(shù)，其值隨H/(H+h)之比而變化如圖1所示。設(shè)多效蒸發(fā)器組中任意一效所產(chǎn)生的二次蒸汽量為W公斤/時，蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽所能揚(yáng)升的溶液量(即蒸發(fā)器的循環(huán)量)可根據(jù)式(1)求得Q＝ (W×V′)/(V) (2)式中V′為二次蒸汽比容〔米3/公斤〕;將式(2)代入式(1)，得Q =W . V ′.C l o gH + 10101.75 h]]>這樣，根據(jù)提升總的溶液量和蒸發(fā)器加熱管的總截面面積即可求出加熱管內(nèi)溶液流速，該溶液流速也就是蒸發(fā)器的循環(huán)速度。根據(jù)式(3)可得出加熱管內(nèi)溶液流速為u＝ (Q)/(3600×0.785d2×n) 〔米/秒〕(4)
式中n為加熱管的根數(shù)，在本發(fā)明所提供的蒸發(fā)器中n為加熱管總根數(shù)的1/2;d為加熱管內(nèi)徑(單位米)。
以一組四效800米2的蒸發(fā)器為例，如其第一效產(chǎn)生的二次蒸汽量為20噸/時，蒸汽比容為0.463米3/公斤,揚(yáng)升器的提升高度為0.5米，揚(yáng)升管沉浸深度為20米，加熱管內(nèi)徑為0.05米，主輔加熱管的總根數(shù)為1514根，按照上述各參數(shù)，可得出蒸發(fā)器的循環(huán)量為Q =20×1000×0.463×14.8 l o g20+10101.75×0.5]]>=74729.73米3/秒加熱管內(nèi)溶液的流動速度為u＝ 74729.73/(3600×0.785×0.052×757) ＝13.97(米/秒)上述循環(huán)速度顯然比列文蒸發(fā)器(循環(huán)速度為1.5～2米/秒)和強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器(通常循環(huán)速度為2～3.5米/秒)要大得多。
同已知的各類蒸發(fā)器相比較，本發(fā)明所提供的高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器其主要優(yōu)點是1、同機(jī)械泵強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)器相比，結(jié)構(gòu)簡單，不用外加動力，從而可節(jié)省大量電能，故運行費也低，經(jīng)濟(jì)效益高;
2、由于其升液器中的物料為汽液混合物，它與升液器外部溶液的密度差幾乎是1/2的關(guān)系，故而因液柱靜壓引起的溫度差損失很小，當(dāng)加熱蒸汽與被加熱溶液之間的溫度差小(3～5℃)時仍可實現(xiàn)多效作業(yè)，同列文蒸發(fā)器相比，汽耗大為降低，可達(dá)到0.27-0.3T/T。
3、可以用來處理粘度大、易結(jié)晶和易結(jié)垢的物料;
4、蒸發(fā)器中料液的循環(huán)速度能達(dá)5米/秒以上，而且可以事先設(shè)計好使循環(huán)速度控制在理想的速度范圍內(nèi)。
總之，本發(fā)明所提供的自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器是一種高效低耗的先進(jìn)的蒸發(fā)器，它的推廣應(yīng)用必將帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
本發(fā)明所提供的高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器按其結(jié)構(gòu)可分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種，其結(jié)構(gòu)圖分別如圖2、圖3所示。圖2系外循環(huán)式高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的主剖面圖;圖3系內(nèi)循環(huán)式高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的主剖面圖。在圖2和圖3中，(1)為加熱室;(2)為汽體揚(yáng)升器;(3)為蒸汽直接加熱器;(4)為蒸發(fā)室;(5)為液滴捕集器;(6)為下液室;(7)為導(dǎo)流板;(8)為加熱蒸汽進(jìn)口;(9)為二次蒸汽排出口;(10)為循環(huán)室;(11)為凝結(jié)水排出口;(12)為不凝氣排出口;(13)為溶液進(jìn)口;(14)為溶液出口。
現(xiàn)在結(jié)合圖2、圖3分別敘述本發(fā)明的最佳實施例。
圖2為外循環(huán)式高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，其加熱室分為截面相等、彼此分離的兩部分(1)和(1′)，加熱管分裝在兩個相等的長圓柱形筒內(nèi)，加熱室(1)的上方設(shè)汽體揚(yáng)升器(2)，在汽體揚(yáng)升器的相應(yīng)部位上可設(shè)置一個以上的蒸汽直接加熱器(3)，汽體揚(yáng)升器上端接蒸發(fā)室(4)，蒸發(fā)室內(nèi)安有液滴捕集器(5)，加熱室(1′)的上部為循環(huán)室;循環(huán)室上端也同蒸發(fā)室(4)相接。加熱室(1)和(1′)的下端通過呈U形的下液室(6)相連通。蒸發(fā)器工作時，汽體揚(yáng)升器使加熱室(1)內(nèi)料液向上運動，而加熱室(1′)內(nèi)料液向下經(jīng)過下液室(6)進(jìn)入加熱室(1)形成外循環(huán)。
圖3為內(nèi)循環(huán)式高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，其加熱室分為截面相等的內(nèi)外兩部分(1)和(1′)，全部加熱管均裝在一個長圓柱形筒內(nèi)，內(nèi)加熱室的上部設(shè)汽體揚(yáng)升器(2)和一個蒸汽直接加熱器(3)，料液在汽體揚(yáng)升器的作用下向上運動，通過設(shè)于蒸發(fā)室(4)底部的導(dǎo)流板(7)進(jìn)入外循環(huán)室(10)，再由外循環(huán)室向下并經(jīng)由外加熱室和下液室(6)形成內(nèi)循環(huán)過程。內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)器，下液室外徑與外加熱室的外徑相等，其底部成半球形，下液室分為內(nèi)、外兩腔室，即其內(nèi)部有一開口的圓筒，圓筒的外徑與內(nèi)加熱室外徑相等。內(nèi)循環(huán)式蒸發(fā)器其汽體揚(yáng)升器和外部循環(huán)室通常呈倒圓臺形，即其頂端截面直徑(d2)要大于底端截面直徑d1(即內(nèi)加熱室內(nèi)徑)，兩者之比值為(d2)/(d1) ＝1+ (W·V′)/(Q) (5)必須指出，盡管給出了上述兩個最佳實施例，但本發(fā)明所提供的高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器提出的主要是一種新型多效蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)原理，因此在現(xiàn)有的各種類型的蒸發(fā)器上按照本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理加以改造，制成與上述兩個實施例相近似而只是具體形狀和構(gòu)造略有不同的蒸發(fā)器，這對于本專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員來說是不困難的，象如此顯而易見的代換和改變，均應(yīng)視為包括在本發(fā)明的權(quán)利要求
的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種包括加熱室、蒸發(fā)室(4)、液滴捕集器(5)、循環(huán)室(10)的高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，其特征在于將加熱室分為截面相等的兩部分(1)、(1′)，并在其中一部分的上方設(shè)置一臺利用前一效所產(chǎn)生的二次蒸汽來控制料液沸騰高度的汽體揚(yáng)升器(2)和蒸汽直接加熱器(3)。
2.按權(quán)利要求
1所述的蒸發(fā)器，其特征在于截面相等的兩加熱室(1)、(1′)是彼此分離的加熱管分裝在兩個相等的長圓柱形筒內(nèi)，其中加熱室(1)的上方設(shè)汽體揚(yáng)升器，在汽體揚(yáng)升器的相應(yīng)部位上可設(shè)置一個以上的蒸汽直接加熱器。
3.按權(quán)利要求
1所述的蒸發(fā)器，其特征在于截面相等的兩個加熱室(1)、(1′)系內(nèi)，外兩部分，全部加熱管均裝在一個長圓柱形筒內(nèi)，在內(nèi)加熱器的上方安置有汽體揚(yáng)升器和一個蒸汽直接加熱器。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種高速自然強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器，它包括加熱室、蒸發(fā)室(4)、液滴捕集器(5)、循環(huán)室(10)等部件，其特征在于將加熱室分為截面相等的兩部分(1)、(1＇)，并在其中一部的上方設(shè)置一臺汽體揚(yáng)升器(3)和蒸汽直接加熱器(3)，利用其本身所產(chǎn)生的二次蒸汽作動力使料液在蒸發(fā)器內(nèi)形成強(qiáng)制循環(huán)。本發(fā)明所提供的蒸發(fā)器其結(jié)構(gòu)可分為外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式兩種，均可在既不需要外加機(jī)械動力，又不需要較大溫差的條件下實現(xiàn)多效蒸發(fā)作業(yè)。
文檔編號B01D1/26GK87101530SQ87101530
公開日1988年10月19日 申請日期1987年4月6日
發(fā)明者王家山, 范舒華 申請人:沈陽鋁美設(shè)計研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan