一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环技术

本发明专利技术提供一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环，其方法包括三个工艺环节：软化预处理工艺、汽液同向工艺和辅助布膜工艺。本发明专利技术的强化卧管蒸发器传热系数的方法和卧管蒸发器以及辅助布膜扰动环，可以显著提高强化卧管蒸发器的传热系数。数。数。

【技术实现步骤摘要】
一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环


[0001]本专利技术涉及污水处理
，特别是涉及一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环。

技术介绍

[0002]卧管蒸发器技术最早用于美国海军军舰海水淡化，属于薄膜蒸发器的一种，蒸发效率高，运行能耗低。
[0003]在其优化设计中，换热管表面液膜的流动是需要考虑的重要参数。对于卧管降膜蒸发，布膜一般包括三种模式，如附图1中(a)、(b)、(c)所示。
[0004]当液膜的流速充分降低或传热量增加时，易于发生膜破裂，薄膜可能因变薄、破裂并形成干斑。这种干斑会导致换热管表面平均传热系数大幅降低。
[0005]Ganic和Getachew(1986)以及Gross(1994)通过研究发现这些导致表面平均传热系数大幅降低的干斑其形成包括如下几种机制：
[0006](1)液体惯性力。停滞点处液体减速引起的压力有利于干燥斑块的重新润湿。
[0007](2)表面张力。界面表面张力倾向于增大干斑的尺寸。
[0008](3)马朗戈尼效应。由表面温度梯度引起的表面张力变化产生的力。它倾向于将液体从层中最薄的位置输送出去，导致干斑形成。
[0009](4)蒸汽惯性力。同时发生的蒸汽流在液体周围产生吸力，增加了干斑的尺寸。
[0010](5)界面剪切应力。来自前缘的液体被蒸汽流夹带，使液膜变薄，对于向上的蒸汽流尤其如此。
[0011]卧管蒸发器布膜受到影响因素很多，其中如附图1(c)所示的片状流动模式能更好地避免在换热管上形成干斑。该片状模式是目前较为广泛采用的运行状态，但是在实际运行过程中，因为各种因素影响，其传热效率依然很难达到理想状态，如何更好的改善液膜的流动状态并最大限度的改善换热管的传热效率，是本领域迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0012]针对现有技术的现状，本专利技术的一个目的在于提供一种强化卧管蒸发器传热系数的方法。
[0013]本专利技术的另一个目的在于提供一种强化传热系数的卧管蒸发器。
[0014]本专利技术的另一个目的在于提供一种辅助布膜扰动环。
[0015]本专利技术的技术方案如下：
[0016]一种强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于所述卧管蒸发器的运行至少包括：汽液同向工艺，卧管蒸发器运行过程中，二次蒸汽与液膜同向运行，所述卧管蒸发器的运行还包括辅助布膜工艺，所述辅助布膜工艺为通过扰动环套置于换热管上，并沿换热管轴向做往复运动，使换热管表面持续处于湿润状态，以强化卧管蒸发器的传热系数。
[0017]作为一种优选的技术方案，所述卧管蒸发器的运行还包括软化预处理工艺，所述软化预处理工艺为对蒸发介质布膜前预先进行化学软化处理。
[0018]作为一种优选的技术方案，所述汽液同向工艺通过所述卧管蒸发器的换热管束两端管箱与卧管蒸发器筒体之间半封闭，形成在一端或两端管箱下部的蒸汽通道，迫使蒸发产生的二次蒸汽与换热管上的布膜液流同向流动并通过该蒸汽通道排出。
[0019]作为一种优选的技术方案，所述辅助布膜工艺包括一组分别套设在所述卧管蒸发器换热管上的扰动环，所述扰动环内腔中最小内径处大于所述换热管的外径，且各扰动环均固定设置于一个或一组固定板上，所述固定板固定连接一轮架，所述轮架驱动固定板及扰动环沿换热管轴向做往复运动，以干扰换热管表面的液膜因蒸发及结垢产生干斑。
[0020]一种卧管蒸发器，所述卧管蒸发器为应用如上所述强化卧管蒸发器传热系数的方法的卧管蒸发器。
[0021]作为一种优选的技术方案，所述卧管蒸发器筒体内两端分别设置有一个或一组换热管束，且其中一个或若干个换热管束上设置有强制蒸汽与布膜液流同向流动的半封闭通道，以及辅助布膜的扰动环。
[0022]作为一种优选的技术方案，所述卧管蒸发器还包括用于分隔换热管束的隔板，所述隔板将换热管束分为若干换热管束段，且各换热管束段上分别设置有辅助布膜的扰动环。
[0023]一种辅助布膜扰动环，其特征在于：所述扰动环为环状等内径螺旋体结构，其环丝横截面为正方形或长方形，且其螺旋体一端或两端沿螺旋体收口圆环的切线方向设置有延伸段，所述延伸段截面与所述固定板上设置的插孔相适配并插置于该插孔中。
[0024]作为一种优选的技术方案，所述扰动环的螺旋体部分中间的一节距或若干节距最大，且该节距还用以容纳相邻扰动环延伸段的插置。
[0025]作为一种优选的技术方案，所述扰动环的螺旋体部分中，各节距按照从中间向两侧依次递减。
[0026]作为一种优选的技术方案，所述扰动环的螺旋体内壁与换热管外壁之间的间隙为2～2.5mm。
[0027]本专利技术的技术效果在于：
[0028](1)本专利技术提供一种强化卧管蒸发器传热系数的方法，现有技术针对卧管蒸发器因易结垢会导致传热系数降低的技术困境，往往简单通过药剂除垢、机械除垢等方式，试图达到理想化的传热效率，然而，对于换热管传热系数降低，事实上并非仅仅只包括结垢一个因素导致，干斑现象也是造成传热系数降低的重要因素。本专利技术通过采用化学药剂软化预处理，结合蒸发过程中二次蒸汽对液膜的影响，利用汽液同向流动、辅助布膜扰动环相结合的技术方案，尽可能消除干斑现象对传热系数造成的不利影响，强化卧管蒸发器的传热系数。
[0029](2)本专利技术通过采用换热管束两端管箱，与筒体之间形成半封闭蒸汽通道的方式，迫使蒸汽沿该通道排出，从而在换热管束上形成蒸发蒸汽与液膜同向向下流动，实验证明：蒸汽与液膜同向运动时能够显著降低干斑现象，即可以提高卧管蒸发器的传热系数。
[0030](3)本专利技术通过在换热管上设置扰动环，利用扰动环在换热管上做往复运动，使换热管外壁持续处于湿润状态，并且可以直接扰动液体、优化换热管表面的液体分布，形成稳
定液膜，抑制干斑现象。
[0031](4)换热管在蒸发过程中，湿润表面积越大，其传热系数也越大，本专利技术的扰动环可以在干扰换热管干斑现象过程中，提高换热管的湿润表面积，提高传热系数。
[0032](5)蒸发过程中，扰动环的往复运动可以确保换热管壁始终处于湿润状态，一方面保证了换热管壁上具有更多的核沸腾的成核点位，能够产生更多的气泡搅拌液膜，使得蒸发效率更高，传热系数更优，另一方面，使得换热管壁始终处于稳定的湿润状态，核沸腾成核点位可以稳定持续保留，有利于换热管的高传热系数保持更持久。
[0033](6)本专利技术的扰动环采用环状等内径螺旋体结构，扰动环与换热管之间存在2～2.5mm的间隙，既可以保证扰动环顺畅沿换热管轴向做往复运动，又利于高效扰动液体，形成稳定液膜。
附图说明
[0034]图1所示为换热管表面液膜的三种形式。
[0035]图2所示为本专利技术的卧管蒸发器的汽液同向的结构示意图。
[0036]图3所示为本专利技术的卧管蒸发器的结构示意图。
[0037]图4所示为本专利技术的轮架结构示意图。
[0038]图5所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于所述卧管蒸发器的运行至少包括：汽液同向工艺，卧管蒸发器运行过程中，二次蒸汽与液膜同向运行，所述卧管蒸发器的运行还包括辅助布膜工艺，所述辅助布膜工艺为通过扰动环套置于换热管上，并沿换热管轴向做往复运动，使换热管表面持续处于湿润状态，以强化卧管蒸发器的传热系数。2.如权利要求1所述的强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于：所述卧管蒸发器的运行还包括软化预处理工艺，所述软化预处理工艺为对蒸发介质布膜前预先进行化学软化处理。3.如权利要求1所述的强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于：所述汽液同向工艺通过所述卧管蒸发器的换热管束两端管箱与卧管蒸发器筒体之间半封闭，形成在一端或两端管箱下部的蒸汽通道，迫使蒸发产生的二次蒸汽与换热管上的布膜液流同向流动并通过该蒸汽通道排出。4.如权利要求1所述的强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于：所述辅助布膜工艺包括一组分别套设在所述卧管蒸发器换热管上的扰动环，所述扰动环内腔中最小内径处大于所述换热管的外径，且各扰动环均固定设置于一个或一组固定板上，所述固定板固定连接一轮架，所述轮架驱动固定板及扰动环沿换热管轴向做往复运动，以干扰换热管表面的液膜因蒸发及结垢产生干斑。5.一种卧管蒸发器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘英迈，
申请(专利权)人：刘英迈，
类型：发明
国别省市：