一種自然循環自潔式蒸發裝置，上行加熱管內安裝鋼絲螺旋，下行加熱管內安裝扭帶螺旋。循環液中添加流化球，實現0.1％～3.0％低濃度流化球的螺旋流態化高效清洗。沸騰管在加熱室的上方，沸騰管喇叭狀，采用收斂段和漸擴段來防止流化球阻塞，減低循環阻力和出口動能損失。加熱室下管板下端設計有分流裙。向下流動的循環液在分流裙前分成循環主流和循環副流兩路，循環副流通過篩板上的篩孔時沖攪拌流化球形成流態化，使流化球比較均勻、順暢的進入上行加熱管，實現流化球的自然循環流動。這種螺旋流態化自動清洗式的蒸發裝置，既能夠自然循環，又能夠高效自動清洗，運行可靠，維護簡便，因此可以同時實現大幅度的增產和節能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術的一種自然循環自潔式蒸發裝置，涉及自然循環列管加熱蒸發器和自然循環列管加熱再沸器的管內自動清洗防垢和傳熱強化。它主要適用于加熱管內容易生長污垢的自然循環蒸發器和再沸器，對由于加熱管內結垢顯著影響其產能和能耗的列管加熱蒸發器和再沸器尤其適合。
技術介紹
現有自然循環蒸發裝置的自然循環流速低，加熱管內結垢快，需要頻繁的停車清洗，為此大多改為高能耗的強制循環。例如，某鹽蒸發器的循環泵ACP11-900型160Kw(海湖鹽與化工，1998，v27, n6，p24_26)，一套五效蒸發裝置每年要耗電600多萬度電。但是，采用強制循環泵以后，仍然需要周期性的停車清洗，只是延長了清洗周期，并且強制循環泵的設備費和運行雙高。加熱管內自動清洗技術的文獻很多。其中以鋼絲螺旋類技術(例如，2005. 02. 23.授權的中國專利ZL2004200351029，傳熱管內在線自動清洗的流體動力塑包螺旋線)和塑料扭帶螺旋類技術(例如，換熱器自轉螺旋扭帶自動阻垢技術應用研究，化學工程，2006/03)結構最為簡單，但是在蒸發裝置的立式加熱管內的硬垢的自動清洗的能力太弱，效果很不明顯，不能滿足工業生產的基本要求，也未見有成功應用于大工業生產蒸發器的信息報道。
技術實現思路
本專利技術提出的一種自然循環自潔式蒸發裝置，不僅能夠對加熱管內的硬垢實現高效的螺旋流態化自動清洗，而且能夠在不需要高能耗的強制循環泵的自然循環條件下，實現流化球在設備內隨液體的自然循環流動，并且結構簡單，容易操作，運行可靠。因此，很適用于蒸發裝置通過自然循環、自動清洗、傳熱強化達到節能和增產的目的。本專利技術的技術方案為一種自然循環自潔式蒸發裝置，主要部件有蒸發室、加熱室、加熱管、螺旋、分流裙、錐形篩網、篩板、流化球、沸騰管、底槽。加熱室內的加熱管有兩種，一種是管內液流向上的上行加熱管，另一種是管內液流向下的下行加熱管。加熱管內的螺旋也有鋼絲螺旋和扭帶螺旋兩種。上行加熱管內的液流與流化球的沉降速度反向，流化球的速度小，經過加熱管的時間長，安裝流體阻力比扭帶小的鋼絲螺旋；鋼絲直徑在O. 8 2. 5mm范圍，加熱管內徑與鋼絲螺旋外徑的直徑差大于流化球直徑的2倍；鋼絲螺旋的螺距為加熱管內徑的(O. 5 I. 5)倍。下行加熱管內的液流向下與流化球的沉降速度同向，流化球的速度大，經過加熱管的時間短，為此安裝能夠延長流化球經過加熱管時間的扭帶螺旋螺旋。扭帶厚度在O. 8 2. Omm范圍，加熱管內徑與扭帶螺旋的外徑的直徑差大于流化球直徑的2倍；扭帶螺旋的螺距為加熱管內徑的(3. O 5.0)倍。鋼絲螺旋和扭帶螺旋的作用都是對管內液流和流化球導向成為螺旋流，不僅實現對流傳熱強化，而且螺旋自身的振動和擺動就具有一定的自動清洗防垢作用，更重要的是使流化球在螺旋流離心力的作用下富集到管內壁、實現對管內壁有離心壓力的硬垢清洗。鋼絲螺旋和扭帶螺旋均固定在加熱管液體入口端的管口架上。管口架的結構特點是整個零件全部設計在管口以內，不突出到管口外，便于流化球的均布和進入管內。加熱室管板上方的手孔，方便外圍區加熱管內的扭帶螺旋的拆裝。手孔的數量多少與加熱室的直徑大小有一致性關系。流化球雖然也有傳熱強化作用，但是最主要的作用是解決立式加熱管內鋼絲螺旋和扭帶螺旋自動清洗硬垢的能力太弱的根本問題。流化球的直徑在O. 8 4. Omm范圍。加熱管內流動的液體中，流化球的體積濃度在O. 1%。 3. 0%的范圍。流化球選用對蒸發料液為惰性的材質制造，例如塑料、填充塑料、不銹鋼、瓷球等等。這種螺旋流態化清洗的顯著優點是由于防垢清洗能力強，所以容許加熱管內出現沸騰汽化；由于清洗效果好、對流傳熱幅度高，自然循環推動力大，流體阻力較低，循環流速較高，所以不需要強制循環泵。 加熱室下管板與篩板之間設計有分流裙、篩網。篩板上的篩孔均布排列，篩孔面積占篩板總面積的5% 25%。篩孔直徑2 6mm。篩網采用8 20目的不銹鋼篩網制造，流通面積大，阻力小。分流裙下方的主循環道寬度h在20 120_范圍，加熱室直徑愈大，h的取值也愈大。向下流動的循環液，在進入上行加熱管前，分成循環主流和循環副流兩路。循環副流和循環主流之間的流量比，可以通過篩板的篩孔總面積與主循環道寬度流通面積之比的結構設計調節，以保障通過篩板篩孔的液體有必要的流速向上沖攪流化球，既保障比較均勻的流態化狀態向中心流動，又能夠比較順暢地進入各加熱管下口，而不會在篩板上產生流化球的沉積阻塞。并且，這種循環副流的合理調控能夠大幅度減少通過底槽的循環流量，大大縮減環底槽的容積需求，又高倍地降低底槽的循環流速，有助于晶體的長大與粗晶的沉降分離。沸騰管在加熱室的正上方。沸騰管的基本作用，一是加熱管出來的液體在此沸騰汽化形成為蒸汽泡和液體的低密度混合物，與沸騰管外循環流道內向下流的、無蒸汽泡的高密度液體之間，產生較大的密度差一靜壓差一循環推動力；二是保障流化球向上順暢流動，減低自然循環阻力和出口動能損失。沸騰管的結構有收斂段和漸擴段。收斂段是為了避免自加熱管出口后流通截面突然成倍擴大——流速成倍地急劇下降導致流化球滯留一引發流化球高濃度的高阻力、甚至出現堵塞。因此，收斂段對于自然循環流速比較低的蒸發裝置顯得尤為必要。漸擴段是為了避免沸騰汽化后，汽泡體積高倍膨脹，引起出口段高流速高阻力和高流速動能損失以及蒸發室液沫夾帶增多。沸騰管的出口端比蒸發室液面低100 600mm。蒸發室液面到加熱室上管板的深度在500 3000mm范圍，蒸發壓力愈高者深度取值愈大，傳熱溫差愈大時深度取值愈大。漸擴段內可以安裝旋流斜板。旋流斜板由兩塊半橢圓形鋼板構成，其斜角α在30 75°的范圍，結構非常簡單，但是作用不小能夠在旋流斜板的導流作用下形成頂層環流，促進蒸汽泡向中心區流動、液體和流化球向外流動，有助于增大密度差和推動力；有助于加快流化球向外的徑向循環流動；有助于蒸發室內形成外高內低的拋物線液面,增大自然循環推動力。一種自然循環自潔式蒸發裝置的真空蒸發的結構方案，是加熱室內只有上行加熱管，沒有下行加熱管。加熱室直徑與沸騰管下口一樣大，加熱室外為外圍循環流道。這一結構措施是考慮到負壓蒸發裝置的自然循環推動力遠低于正壓或常壓蒸發裝置，不設計下行加熱管的結構的目的在于成倍減少加熱管循環阻力，大幅度減低自然循環總阻力，以便滿足流化球自然循環必需的流速。但是，對于較低傳熱溫差或高真空度的蒸發蒸發裝置，僅僅不設下行加熱管減阻的單一措施，仍然不能滿足流化球自然循環的流速要求，需要在篩板下面設計有氣罩和送氣管，通過吸入少量空氣的輔助措施，可以很有效地解決自然循環推動力不足的問題，而且又簡便。又經濟。氣罩的另一作用，是有助于底槽的晶體長大和粗晶沉降分離。附圖說明圖I是本專利技術的一種自然循環自潔式蒸發裝置總圖。圖2是本專利技術的一種自然循環自潔式蒸發裝置的真空蒸發結構方案圖。圖3、圖4是本專利技術一種自然循環自潔式蒸發裝置中，上行加熱管內鋼絲螺旋和下行加熱管內扭帶螺旋的組裝結構圖。 具體實施例方式下面結合附圖I、圖2、圖3a、圖3b，對本專利技術作進一步詳細的描述。圖中的I加熱管2螺旋3上行加熱管4下行加熱管5下管板6循環主流7篩板8底槽9循環副流10主循環道11篩網12放球管13流化球14分流裙15加熱室1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種自然循環自潔式蒸發裝置，主要部件有蒸發室(20)、加熱室(15)、加熱管(1)、螺旋(2)、分流裙(14)、篩網(11)、篩板(7)、流化球(13)、沸騰管(17)、底槽(8)，其特征在于：加熱室(15)內的上行加熱管(3)內安裝鋼絲螺旋(31)，加熱室(15)內的下行加熱管(4)內安裝扭帶螺旋(32)，鋼絲螺旋(31)和扭帶螺旋(32)均固定在加熱管(1)入口端的管口架(33)上；流化球(13)在循環液中的體積濃度范圍為0.1％～3.0％，流化球(13)的直徑范圍為0.8～4.0mm；加熱室(15)的下管板(5)與篩板(7)之間有分流裙(14)和篩網(11)，分流裙(14)下方的主循環道(10)的寬度h在20～120mm范圍；篩板(7)上的篩孔均布排列，篩孔面積占篩板(7)總面積的5％～25％，篩孔直徑2～6mm；沸騰管(17)在加熱室(15)的上方，沸騰管(17)的結構含有收斂段和漸擴段。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：俞天翔，吳金香，其他發明人請求不公開姓名，
申請(專利權)人：俞天翔，
類型：發明
國別省市：
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