竖管降膜蒸发器分布器的实验研究

48化工设计2023，33（2）CHEMICAL ENGINEERING DESIGN关于降膜蒸发器的布膜器的设计研究亓建伟*　刘群世　秦　静　叶　亮　李碧仙　王　莉　中国成达工程有限公司　成都　610041摘要　降膜蒸发器的大型化和应用日益广泛，本文对其关键部件-布膜器进行深入研究，通过对布膜器的结构参数和工艺参数的分析，使降膜蒸发器更好地服务于用户。

关键词　降膜蒸发器　布膜器　蒸发在石油化工装置中，为了提高传热效率，采用降膜蒸发器是一个解决办法。

降膜蒸发器具有物料停留时间短、阻力降低、传热效率高、蒸汽利用率高、结垢少等优点，广泛用于化工、轻工、食品、制药等行业中。

1　降膜流动及降膜蒸发的原理1.1　降膜流动原理降膜流动是一种两相流。

管内液体在重力、离心力及剪切力的作用下，沿着管内壁下滑。

液体薄膜沿着某种形式的固体壁面流动，同时液体薄膜由于受热蒸发变成蒸汽，此蒸汽即为二次蒸汽，在加热管内形成气液两相流动。

薄层流体在重力作用下沿倾斜或垂直壁面运动，在开始的一段距离内，运动是加速的，速度分布沿流动方向发展，和管流时一样，也可称这一段为进口段。

经历这一段后，速度分布恒定，沿流动方向的流动特性不再变化。

降膜流动是有自由面的运动，了解这种流体运动的主要困难在于，膜流动的许多特性又都和自由面有关，不能预先准确地确定自由面的位置，而由于自由面的存在，液膜内流动状态的基本类型可以概括为层流、波动层流、湍流及波动湍流等。

1.2　降膜蒸发原理降膜蒸发器内的热传递过程可以简化为如图1的一个局部模型，图中阴影区域为降膜蒸发器内换热管壁的剖面示意图。

热流体和冷流体分别流经换热管内外两侧壁面，并通过换热管壁实现热量的传递。

图1　换热管局部传热过程示意图在换热管的外壁表面通蒸汽，而在换热管的内壁表面，进入降膜蒸发器的液体经过液体分布器的均匀分布，以厚度均匀的膜状形式沿着内壁表面流下。

蒸汽与温度相对较低的换热管外壁在其界面处发生热传递，部分热量从热的蒸汽传递给壁面。

基于最速降线型液体分布器的竖管降膜蒸发特性研究随着科技的快速发展，液体分布器的研究也日益得到人们的重视。

最速降线型液体分布器作为一种比较先进的分布器，具有分布均匀，能耗低等优点，成为当前研究的热点之一。

本文主要针对基于最速降线型液体分布器的竖管降膜蒸发特性进行深入研究。

一、最速降线型液体分布器概述最速降线型液体分布器是一种新型分布器，其核心设计理念是借鉴弧形导流板的结构，使分布器的液体喷口呈现出类似于弧形的结构，从而在液体流动时呈现出最速降线的状态。

由于其内部结构精密，液体分布均匀，因此广泛应用于化工、食品加工、医药、环保等行业领域。

二、竖管降膜蒸发原理与特点竖管降膜蒸发是一种传统的蒸发方式，其核心原理是将溶液喷洒在垂直放置的管壁上，利用管壁的表面张力和重力，使得液体形成流膜，在表面自由乘风蒸发。

该技术具有节能高效、操作简便、产品品质高等优点，广泛应用于化工等领域。

三、最速降线型液体分布器竖管降膜蒸发研究在传统的竖管降膜蒸发过程中，由于液体分布不均匀等因素的影响，容易导致蒸发速度不一致，从而导致产出的产品品质不稳定的问题。

因此利用最速降线型液体分布器实现竖管降膜蒸发成为了解决这一问题的有效方式。

在最速降线型液体分布器的研究中，需要解决以下问题：1.设计合适的液体喷口，使得液体喷洒在管壁上的均匀性更高。

2.设计合适的管壁，使得液体不易滴落，形成均匀的流膜。

3.结合实际工业应用，实现最速降线型液体分布器与竖管降膜蒸发的应用。

经过长期探索研究，相关专家设计出了基于最速降线型液体分布器的竖管降膜蒸发设备。

该设备采用高强度玻璃制成的圆形竖管，内部设计有特殊的液体分布器，能够将液体均匀喷洒在管壁上，形成均匀的流膜，实现高效蒸发。

四、竖管降膜蒸发设备的应用基于最速降线型液体分布器的竖管降膜蒸发设备已经在化工、制药、食品等行业得到广泛应用。

例如在制药行业，该设备可以用来制取大多数药品的制剂，包括片剂、胶囊、口服溶剂、注射剂等。

一种降膜蒸发器分布器的制作方法降膜蒸发器分布器是一种用于在降膜蒸发过程中均匀分布液体的装置。

它的制作方法可以分为以下几个步骤。

需要准备制作分布器所需的材料。

一般来说，分布器可以使用不锈钢、塑料或陶瓷等材料制作。

选择合适的材料取决于具体的工作条件和要求。

接下来，根据设计要求绘制分布器的形状和尺寸。

分布器通常是一个带有许多小孔或槽的板状结构。

在绘制分布器的过程中，需要考虑液体的流动特性和均匀分布的要求，确保分布器能够有效地将液体均匀分布到整个蒸发器的表面。

然后，使用适当的工具和设备将绘制好的分布器形状切割出来。

根据材料的不同，可以使用切割机、激光切割机或其他合适的切割设备进行切割。

确保切割出来的分布器形状准确无误。

接下来，根据设计要求，在分布器表面进行必要的加工和处理。

例如，可以使用钻床或冲压机等设备在分布器上钻孔或冲出槽，以实现液体的均匀分布。

加工和处理的具体方法取决于分布器的形状和设计要求。

进行分布器的组装和安装。

将切割好并加工处理过的分布器与蒸发器的其他部件进行连接和固定。

确保分布器与其他部件之间的连接牢固可靠，并且分布器能够正常工作。

需要注意的是，在制作降膜蒸发器分布器时，应严格按照设计要求进行操作，避免出现任何偏差或错误。

此外，在使用过程中，还应定期检查和维护分布器，确保其正常运行和长久使用。

降膜蒸发器分布器的制作方法包括准备材料、绘制分布器形状、切割分布器、加工处理分布器和组装安装等步骤。

通过合理的制作方法和严格的操作，可以制作出高质量的降膜蒸发器分布器，满足工业生产中的液体均匀分布需求。

竖直多孔管降膜蒸发传热实验范永坚;徐宏;徐鹏【摘要】This paper presents the effect of internal sintered porous tube on the falling-film evaporation heat transfer coefficients. The experiment was performed with a single-tube evaporator, using steam in the shell to heat water in the tube. The falling-film evaporation heat transfer coefficients were calculated under various conditions with heat flux from 13 kW·m−2to 90 kW·m−2, heat transfer temperature difference from 2.87℃ to 9.5℃, and liquid Reynolds number from 4500 to 15000. The experimental results with a smooth tube are compared to those with an internal sintered porous tube. The results show that the falling-film evaporation heat transfer coefficients of an internal sintered porous tube are 2.03 times that of smooth tube, while the overall heat transfer coefficients are 1.78 times. The enhancement effects for heat transfer of internal sintered porous tube are obvious.%研究了内表面烧结型多孔管对降膜蒸发换热效果的影响。

引言降膜蒸发器是一种传统高效的蒸发设备，具有温差小、工作寿命长和效率系数不受限制等众多优点，目前已经应用于制冷、化工、石油和最新的海水淡化领域。

在制冷行业中，与满液式蒸发器相比，降膜蒸发器具有热交换系数高和制冷剂充注量少的等优点。

近年来，随着能源价格的不断上涨，环保理念深入人们生活和工业对设备的能耗要求越来越高，人们开始高度重视提高蒸发器的传热性能和蒸发效率，伴随着普遍的认识与提高，这不仅对于降低工程投资和节能降耗有重要的意义，也对我国环保事业的发展具有战略性的意义。

1 降膜蒸发器1.1 降膜蒸发器的基本原理降膜蒸发是在降膜蒸发器的加热室加入液料，液料经过液料分布与成膜装置，被均匀地分配到各个换热管内，在真空诱导以及气流的作用下，形成均匀完整的薄膜状气液混合物在降膜蒸发器中均匀流动。

在薄膜状液料流动过程中，被加热介质进行充分加热进行汽化，产生液相与气相共同进入降膜蒸发器的分离室中，气液经过分离室的分离，蒸汽进入冷凝器进行冷凝，同时液体则被从分离室中排除，以便进行下次的循环使用，这是降膜蒸发器的基本原理。

1.2 降膜蒸发器的特点1）气液混合物的停留时间短，使其对热敏性的液料不会降解。

2）由于气液混合物呈薄膜状，流速大，这提高了蒸发器的热交换系数，提高了能源的利用率。

3）由于降膜蒸发器的压力降低差值相对较小，以此降膜蒸发器的工艺侧压力和温度接近常温常压，可以减少外部压力和热源的使用。

4）由于降膜蒸发器的工艺设计中采用了部分重力作用来推动液料的运动。

而不是一般的靠温度差推动液料的向下运动，所以这种蒸发器的环保节能价值更高。

5）降膜蒸发器的操作性能主要取决于气液体分布器的性能，这使得降膜蒸发器性能提高具有很大的局限性。

6）为了保证降膜蒸发器输送管内完全湿润，必须使用较长的输送管道和较高的液料的流量。

1.3 降膜蒸发器的常见类型降膜蒸发器按分布液壁的类型不同可以分为三种：水平管式降膜蒸发器、竖直管式降膜蒸发器和板式降膜蒸发器。

降膜式蒸发器喷淋布液均匀性数值研究孙文卿141902009摘要：本章结合蒸发式冷凝器喷淋管和喷嘴布液的结构特点，建立喷淋系统的物理模型，采用FLUENT 软件，分别对不同总喷淋量、不同喷嘴直径、是否加装压力平衡管、等因素变化组合计算工况下喷淋管内的流体流动进行了数值模拟，并用平均相对误差量化比较和研究了影响喷嘴出口流量均匀性的主要因素。

关键词：降膜蒸发器、喷嘴布液、压力平衡管引言水平管降膜蒸发器是一种正在研究和发展中的高效换热部件，其降膜流动和传热传质性能的规律还不十分清楚，故其应用和推广受到较大的制约。

本文的核心研究内容是设计水平管降膜蒸发器的结构，并寻求其喷淋系统均匀布液的规律，据此建立几何模型和单元数值仿真模型，初步探索水平管降膜流动和蒸发传热传质性能。

1、水平管降膜蒸发器的特点相比于满液式蒸发器，水平管式降膜蒸发器有很多优点：（1）制冷剂的充注量少制冷剂的充注量要比满液式蒸发器节约25%左右，一方面降低了制冷剂的投入和维护成本，另一方面也大大降低了制冷剂泄漏的概率，从而使制冷剂的筛选范围扩大。

（2）传热性能好由于溶液沿管壁呈传热效果较好的膜状流动，液膜很薄，且有波动性质，有利于液膜与管壁间的传热。

并且在液固、气液界面上都可能发生相变，所以降膜蒸发表现出很高的换热性能。

（3）传热温差损失小因为降膜蒸发器没有液位静压引起的沸点升高而带来的温差损失。

避免了蒸发器壳体的直径较大时液体静压力对蒸发温度的影响。

另外对于密度较大的制冷剂，静压高度的影响会更加显著。

（4）结构更加紧凑较高的传热性能允许蒸发温度升高，改善了系统的循环效率；另外高的传热系数可以减小蒸发器体积，节省空间投入成本。

（5）改善去油效果因为水平管式降膜蒸发器中润滑油沉积在蒸发器底部，直接经由回油泵抽出即可。

（6）需装置液体分布器为了使制冷剂沿换热管轴向、环向均匀连续布膜，需在换热管的上方装置液体分布器。

其结构直接影响到液体的分布及成膜质量。

第34卷第4期2020年7月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.34No.4Jul.2020•综述•详谈降膜蒸发器的分布器刘向阳(天津渤化永'化工股*有限公司，天津300450)摘要：本文介绍了降膜蒸发器结构、特点和蒸发原理。

详细对降膜蒸发器的各种分布器进行了介绍。

本文将重点介绍一种用于热敏物质的降膜蒸发器的分离式分布器,供同行参考。

希望对同行就降膜蒸发器和分布器的选用提供一些建议。

关键词：降膜蒸发器；分布器；热敏物质doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2020.04.001中图分类号：TQ051.6文献标志码:A文章编号：1008-1267(2020)04-0001-031概述降膜蒸发器是一种常见的蒸发分离设备。

降膜蒸发器一般为立式列管换热器，由分布器、换热器和分离器组成。

管程中液体物料成膜状沿管壁流下，壳程通入加热介质。

具体为液体物料从蒸发器的顶部进入，经过分布器将物料分布成膜状，在重力和压力的共同作用下沿换热管内壁呈膜状下降，在下降的过程中物料与壳程的加热介质进行热交换而被加热，液体物料沿加热管往下流，并被加热，直至加热器底部。

由于压力的作用物料仍未蒸发，热物料进入分离器后由于体积的突，物料被蒸，物成为蒸被分离。

的液体和蒸发的蒸汽进入分离器进行分离，液从分离器底部流，物从顶部，达到蒸发分离的目的。

由于物料成膜状流动，使总传热数，换热同物料是自由体下动，与加热介质，热物质，蒸发的用。

为使物料成膜状，使用分布器，见的种流分布器分布器分布器。

是在加热管口加一流管，用重力和流体的使物料成膜状流动，是的，作为介的重，将介一种用于热物质蒸发的分离式、分布器，物料经过一分离器分布后，在分离分布器沿与换热管同的流下而在换热管中成膜状流动。

由于分布器与换热器管，物料主分布器上，达到热敏物质的。

同行。

2降膜蒸发器的特点2.1降膜蒸发器用被蒸发液体在直管中成膜流动，在的内与热流体进行热交换使物蒸发，达到分离的目的，蒸发：蒸发、的液，.用于蒸发的液。