自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器的製作方法

2023-08-10 06:42:36

專利名稱：自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器的製作方法
技術領域：
本實用新型專利專利涉及一種自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器。這種裝置能夠廣泛應用於製糖、製鹽、燒鹼、化工(如無水硫酸鈉、硫化鹼)、造紙、製藥、冶金(如氧化鋁生產)等諸多工業的蒸發生產。
背景技術：
現在使用的蒸發器普遍存在加熱面結垢又快又厚、需要周期性停車清洗的問題，生產能力嚴重下降，蒸汽消耗明顯增高。為此，採用高能耗的強制循環泵來加快加熱管內的循環流速。但是，依然需要周期性的用水清洗，只是清洗的周期有所延長。
本實用新型專利旨在解決現有蒸發器存在的高能耗強制循環泵和周期性停車清洗的兩大問題，提出一種自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器。本實用新型專利的低流速強化的自然循環自動清洗式蒸發裝置，具有自然循環推動力低流速強化的特點，能夠為自動清洗機構提高足夠的動力，又不需要強制循環泵，生產運行時能夠實行自動連續清洗保潔和傳熱強化，因而具有比現有蒸發器蒸發能力大、能耗低、效益高的顯著優點。

發明內容
本實用新型專利的技術方案是一種自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器蒸發器，由加熱室、沸騰室、蒸發室和除沫器構成，沸騰室由下部的中心管沸騰室和上部的漸擴形沸騰室兩部分組成。循環回流管是漸擴形沸騰室外邊的環形管。在加熱室的加熱管內安裝能旋轉的塑料螺旋和螺旋動力輪。在加熱管的料液入口端的管口裝有螺旋式軸承座。塑料螺旋通過轉軸與磨頭軸向固定在管口的螺旋式軸承座上。塑料螺旋是塑料包層螺旋線或塑料螺旋扭帶。沸騰室內裝有蒸汽助推器，其上開設有蒸汽噴射孔。
蒸發器自然循環推動力的低流速強化，是由於蒸發器設置的沸騰室的截面大，使經過加熱室來的料液以較低的流速通過沸騰室，並且由下部的中心管沸騰室和上部的漸擴形沸騰室兩部分組成的沸騰室深度也大，因此自然循環的料液在沸騰室內的停留時間較長，能夠進行比較充分的汽化，形成汽泡多、密度低的汽泡—料液混合物，與沒有汽泡的環形循環回流管之間產生較大的密度差和靜壓差，以此強化蒸發料液自然循環的推動力。還由於漸擴形沸騰室的出口截面大，可以顯著地降低汽—液混合物的出口速度和動能損失，增大自然循環的有效推動力。這樣低流速強化的自然循環推動力，可以直接為自動清洗機構提供足夠的自然循環流速和能量，不再需要高能耗的強制循環泵。
蒸發器自動清洗的低流速強化，是由於在加熱管的料液入口端的管口安裝旋流式軸承座和螺旋動力輪，再與自動清洗的塑料螺旋相連接。因此，低流速自然循環的蒸發料液經過旋流軸承座後形成了快速的旋流，衝推螺旋動力輪產生一個附加的旋轉動力矩，與塑料螺旋的自轉力矩同向疊加，使旋轉清洗的總力矩得以大大強化，可以在較低的循環流速下可靠地實行自動清洗。由於塑料螺旋的阻力正比於循環流速二次方，這一低流速強化力矩的自動清洗技術又反過來大幅度地降低了對自然循環推動力的要求。
塑料螺旋本身就是管內對流傳熱強化結構元件，因此又兼有傳熱強化的功能。
因此，本實用新型專利的自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器具有自動除垢防垢、連續生產、大幅度提高生產能力、大量節能的顯著優勢。


圖1是本實用新型專利的自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器原理圖圖2是圖1中的B-B剖視放大的低流速強化力矩的自動清洗塑包螺旋線原理圖圖3是圖1中的A-A剖視放大的塑包螺旋線結構圖圖4是圖1中的B-B剖視放大的低流速強化力矩的自動清洗塑料扭帶原理圖具體實施方式
以下結合附圖1、附圖2、附圖3和附圖4說明本實用新型專利的具體實施方案圖中的 1.蒸發室 2.漸擴形沸騰室 3.環形循環管 4.蒸汽助推器 5.旋流軸承座 6.螺旋動力輪 7.塑料螺旋 8.加熱管 9.加熱室 10.中心管沸騰室 11.逆循環流動 12.正循環流動 13.沸騰室 14.加熱蒸汽進口管 15.料液進口管 16.除沫器 17.二次蒸汽出口21.轉軸 22.磨頭 23.塑料包層螺旋線 24..內筒 25.旋流片 26.塑料螺旋扭帶 27.輪轂 28.螺旋葉片 29.螺旋頭 30.出口罩 33.塑料包層 34.金屬螺旋線生產運行時，加熱室9的殼程接通加熱蒸汽進口管14，蒸發器內的料液在沸點下蒸發形成的二次蒸汽由二次蒸汽出口17排出。逆循環流動11的蒸發料液經過加熱室9後升高了溫度。在經過由中心管沸騰室10和漸擴形沸騰室2組成的沸騰室13低流速上升流動的過程中，靜壓不斷下降，料液沸騰蒸發汽化，形成大量蒸汽泡的低密度的料液混合物，與連通的沒有蒸汽泡的環形循環回流管3之間形成自然循環推動力的靜壓差。
一方面，由於中心管沸騰室10和漸擴形沸騰室2兩部分組成的沸騰室13不僅深度大，而且截面積也大，流速低，因此停留的時間比較長，使料液的汽化得比較充分，蒸汽泡—料液混合物的密度就更低，使自然循環推動力的靜壓差得以強化。
另一方面，由於漸擴形沸騰室2的出口截面積大，使汽泡—料液混合物的出口速度顯著降低，使出口動能損失成二次方正比的大幅度減少，從而增大了自然循環推動力的有效值。例如，漸擴形沸騰室2的出口直徑若比進口直徑大41％，蒸發室壓力0.1MPa、經過加熱室的溫度提高值為4℃、料液進入沸騰室的速度1.0m/s、汽化充分度80％時，出口動能損失將由5400Pa下降到1350Pa，使自然循環推動力的有效值增加1/3以上。
鑑於上述兩方面的原因，低流速強化的自然循環推動力能夠為自動清洗的塑料螺旋7提供足夠的流速和能量，就可以省去傳統的、高能耗的強制循環泵。
沸騰室13內安裝有蒸汽助推器4，其作用之一，是在開車之初，利用助推器4噴射的蒸汽流直接推動料液逆循環流動，並且利用助推蒸汽的大量汽泡顯著地降低漸擴形沸騰室2內的料液—蒸汽泡混合物的密度，以便正壓或常壓下操作的蒸發器開車時形成穩定的逆循環流動11；作用之二是使真空下操作的蒸發器正常生產時能有足夠大的循環推動力。
圖2和圖4是圖1的B-B剖視放大的加熱管8內汙垢自動清洗的塑料螺旋7，塑料螺旋7是塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26。在加熱管8的管口安裝有磨頭21、轉軸22和旋流軸承座5，加熱管8內安裝一個可以旋轉的螺旋動力輪6和一條塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26。塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26經過螺旋動力輪6、轉軸22、磨頭21和旋流軸承座5軸向固定在加熱管8內。旋流軸承座5的螺旋片25的方向與和塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的螺旋方向恰好相反，螺旋角在20°～60°的範圍，螺旋片的數量為3～6。螺旋動力輪6的螺旋葉片28的螺旋方向與塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的螺旋方向相同，螺旋角一般在20°～60°的範圍，螺旋葉片33的數量為3～6。塑料包層螺旋線23的結構是由金屬螺旋線34和塑料包層33兩部分組成。金屬螺旋線34的直徑在1mm～3mm範圍，塑料包層33的厚度在1mm～5mm範圍。
生產運行時，低流速流動的蒸發料液經過旋流軸承座5後形成快速的旋流，直接衝推螺旋動力輪6產生一個較大的附加力矩，與塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的自轉力矩同向疊加，使塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的自動清洗力矩大大強化，從而達到低流速強化力矩的自動清洗目的。由於自動清洗的流速低，塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的阻力也就相應的成二次方正比大幅度減少，反過來大大降低了對自然循環推動力的要求值，提高了蒸發器自動清洗的可靠性。
由於塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的導向作用，使料液在加熱管8內螺旋線流動，又使加熱管8內的對流傳熱得到強化。
傳熱管8的出口端安裝出口罩30，作用之一是避免塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26的尾部與傳熱管8的管口初出現磨損，作用之二是可以防塑料包層螺旋線23或塑料螺旋扭帶26意外斷落脫落時帶到下遊。
塑料包層螺旋線23的塑料包層33、旋流軸承座23、螺旋動力輪24、塑料螺旋扭帶20、出口罩25都採用工程塑料製造。
權利要求1.一種自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器，由加熱室、沸騰室、蒸發室和除沫器構成，其特徵在於由下部的中心管沸騰室(10)和上部的漸擴形沸騰室(2)兩部分組成深度大、截面大、出口截面更大的沸騰室(13)，在沸騰室(13)內裝有蒸汽助推器(4)，在加熱管(8)的管口安裝有旋流軸承座(5)，在加熱管(8)內裝有螺旋動力輪(6)和塑料包層螺旋線(23)或塑料螺旋扭帶(26)，塑料包層螺旋線(23)或塑料螺旋扭帶(26)經螺旋動力輪(6)、轉軸(22)和管口的旋流軸承座(5)軸向固定在加熱管(8)內。
2.根據權利要求1所述的自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器，其特徵在於塑料包層螺旋線(23)的結構是由金屬螺旋線(34)和塑料包層(33)兩部分組成。
3.根據權利要求1所述的自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器，其特徵在於塑料包層螺旋線(23)的塑料包層(33)、旋流軸承座(23)、螺旋動力輪(24)、塑料螺旋扭帶(20)、出口罩(30)都採用工程塑料製造。
4.根據權利要求1所述的自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器，其特徵在於傳熱管(8)的出口端安裝有出口罩(30)。
專利摘要自然逆循環低流速強化自動清洗式蒸發器，主要特點是由中心管沸騰室和漸擴形沸騰室兩部分構成大截面大深度的沸騰室，能夠使自然循環推動力產生低流速大幅度強化；管內安裝具有旋流強化力矩機構的塑料螺旋，能夠在較低流速下可靠地自動清洗，對自然循環的流速和動力要求低。因此，這種新型蒸發器自動連續除垢防垢，又不需要強制循環泵，具有蒸發能力大、能耗低、結構簡單的優點。適用於製糖、製鹽、化工、冶金等諸多的蒸發生產。
文檔編號B01D1/00GK2652481SQ0324800
公開日2004年11月3日 申請日期2003年6月13日 優先權日2003年6月13日
發明者俞秀民, 俞天蘭, 彭德其, 吳金香, 蔣少青, 劉躍平, 寧立偉, 支校衡 申請人:株洲工學院帥科機械清洗研究所