2.3.2　料液分布器的设计

降膜式蒸发器的料液分布器目前应用最为广泛的是盘式分布器。盘式分布器一种为盘盘式分布器,如图2⁃7所示;另一种为板盘式分布器,图2⁃10左上角所示。盘盘式分布器主要由布料板、上分配盘(即上分布器)及下分配盘(即下分布器)组成。布料板是块带孔的圆板,它的主要作用是缓冲料液、预先分布料液,可以是平板,也可以做成外凸的,这样更有利于布料。上分配盘(图2⁃8)位于下分配盘(图2⁃9)之上,上分配盘的主要作用是把进入蒸发器中的料液均匀地分配给下分配盘。板盘式分布器主要由分配板和分配盘组成,分配板没有分配盘布料均匀,因此效果也就没有分配盘好。

盘盘式分布器的下分布器与上分布器结构大致相似,所不同的是盘底除了有布料孔外还设有导气管,导气管主要起到平衡稳流的作用,料液在分配给降膜管的过程中,不受二次蒸汽的干扰。导气管的内径多在10~18mm之间,壁厚为1.5mm。导气管的长度比盘沿高出20~25mm。下分布器上的小孔正对着上管板管间,导气管中心正对着降膜管中心。下分布器的作用是将上分布器供给的料液均匀地分配给每根降膜管,并保证每根降膜管周边都有料液,引导料液沿着管壁以膜的状态向下流动。

图2⁃7　盘盘式分布器

1-进料管;2-布料板;3-上分布器;4-下分布器;5-上管板;6-降膜管

图2⁃8　上分布器

1-壳;2-扳手;3-器底

图2⁃9　下分布器

1-壳体;2-导气管;3-器底

分布器工作原理:当料液进入分布器先经过喷淋式的布料板将料液分散成小液滴向上分布器盘面上喷洒,上分布器盘通过分布孔再把料液分配给下分布器,下分布器则把料液均匀地分配到管板管间的表面上,管板表面的料液则均匀地分配到每根降膜管内表面,并形成液膜,在料液自身重力及二次蒸汽流的作用下向下流动,并与管外加热介质实现热与质的交换。

现以盘盘式分布器为例计算分布器上小孔的直径。

分布器上小孔孔径按下式计算:

q=(d2/4)πμ

式中　q——单个小孔流量,m3/s;

d——小孔直径,m;

μ——小孔流量系数,μ=0.61~0.63;

g——重力加速度,m/s2;

h——盘上液位高度,这里h=0.045~0.05m。

【例2⁃4】　进入蒸发器料液量为1169kg/h,料液密度为1030kg/m3,降膜管在管板上的排列为正三角形排列,降膜管管径为45mm,壁厚为1.5mm。按正三角排列小孔的数量共64个,计算分布器(下分布器)上小孔孔径。

分布器上小孔孔径按下式计算:

q=(d2/4)πμ

这里q=1169/(1030×3600×64)=4.93×10-6(m3/s),μ=0.63,g=9.8m/s2,h=0.045m,则

4.93×10-6=(d2/4)π×0.63×

d=0.00326m

影响分布器使用效果的因素是:分布器器底严重变形;小孔边缘有毛刺;下分布器上小孔与降膜管管间发生了严重错位。此外,对有导气管的下分布器来说,上分布器的小孔切不可对准导气孔,否则便无法正常生产。为防止料液溅出上分布器,上分布器高度不得过小,上分布器高度在200~350mm之间,进料管端部的布料板应没入上分布器沿口。上、下分布器之间及下分布器至上管板之间距离较短,物料流动较平稳,因此下分布器较短,高度在60~100mm之间即可满足需要。在加工过程中分布器器底要有严格的形位公差限制,不得变形。按QB/T 1163-2000《降膜式蒸发器》中有关规定制造、检验并验收。

下分布器也有不带导气管的,其应用效果也很好。如板盘式分布器(图2⁃10左上角)就是这种结构。另外一种盘盘式分布器下分布器上不设分布孔,而是焊有三豁口式的短管,豁口分上下三豁口结构,上下三豁口呈交错排列。上分布器小孔及下分布器上豁口管的豁口正对着正三角形排列的降膜管的垂心位置。三豁口布料管与降膜管的排列一致,呈间隔排列。管外径即为降膜管的中心距。料液从三豁口进入,沿着短管内表面落入到管板管间,再均匀地分配到每根降膜管并以膜的状态向下流动。该分布器应用效果也很好,如图2⁃10右下方和图2⁃11所示。GEA公司生产的降膜式蒸发器上的分布器有的就是采用这种结构。

图2⁃10　两种盘式分布器

图2⁃11　三豁口管盘式分布器

1-三豁口导管;2-下分布器