2.3.2　料液分布器的設(shè)計(jì)

降膜式蒸發(fā)器的料液分布器目前應(yīng)用最為廣泛的是盤(pán)式分布器。盤(pán)式分布器一種為盤(pán)盤(pán)式分布器,如圖2?7所示;另一種為板盤(pán)式分布器,圖2?10左上角所示。盤(pán)盤(pán)式分布器主要由布料板、上分配盤(pán)(即上分布器)及下分配盤(pán)(即下分布器)組成。布料板是塊帶孔的圓板,它的主要作用是緩沖料液、預(yù)先分布料液,可以是平板,也可以做成外凸的,這樣更有利于布料。上分配盤(pán)(圖2?8)位于下分配盤(pán)(圖2?9)之上,上分配盤(pán)的主要作用是把進(jìn)入蒸發(fā)器中的料液均勻地分配給下分配盤(pán)。板盤(pán)式分布器主要由分配板和分配盤(pán)組成,分配板沒(méi)有分配盤(pán)布料均勻,因此效果也就沒(méi)有分配盤(pán)好。

盤(pán)盤(pán)式分布器的下分布器與上分布器結(jié)構(gòu)大致相似,所不同的是盤(pán)底除了有布料孔外還設(shè)有導(dǎo)氣管,導(dǎo)氣管主要起到平衡穩(wěn)流的作用,料液在分配給降膜管的過(guò)程中,不受二次蒸汽的干擾。導(dǎo)氣管的內(nèi)徑多在10~18mm之間,壁厚為1.5mm。導(dǎo)氣管的長(zhǎng)度比盤(pán)沿高出20~25mm。下分布器上的小孔正對(duì)著上管板管間,導(dǎo)氣管中心正對(duì)著降膜管中心。下分布器的作用是將上分布器供給的料液均勻地分配給每根降膜管,并保證每根降膜管周邊都有料液,引導(dǎo)料液沿著管壁以膜的狀態(tài)向下流動(dòng)。

圖2?7　盤(pán)盤(pán)式分布器

1-進(jìn)料管;2-布料板;3-上分布器;4-下分布器;5-上管板;6-降膜管

圖2?8　上分布器

1-殼;2-扳手;3-器底

圖2?9　下分布器

1-殼體;2-導(dǎo)氣管;3-器底

分布器工作原理:當(dāng)料液進(jìn)入分布器先經(jīng)過(guò)噴淋式的布料板將料液分散成小液滴向上分布器盤(pán)面上噴灑,上分布器盤(pán)通過(guò)分布孔再把料液分配給下分布器,下分布器則把料液均勻地分配到管板管間的表面上,管板表面的料液則均勻地分配到每根降膜管內(nèi)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動(dòng),并與管外加熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱與質(zhì)的交換。

現(xiàn)以盤(pán)盤(pán)式分布器為例計(jì)算分布器上小孔的直徑。

分布器上小孔孔徑按下式計(jì)算:

q=(d2/4)πμ

式中　q——單個(gè)小孔流量,m3/s;

d——小孔直徑,m;

μ——小孔流量系數(shù),μ=0.61~0.63;

g——重力加速度,m/s2;

h——盤(pán)上液位高度,這里h=0.045~0.05m。

【例2?4】　進(jìn)入蒸發(fā)器料液量為1169kg/h,料液密度為1030kg/m3,降膜管在管板上的排列為正三角形排列,降膜管管徑為45mm,壁厚為1.5mm。按正三角排列小孔的數(shù)量共64個(gè),計(jì)算分布器(下分布器)上小孔孔徑。

分布器上小孔孔徑按下式計(jì)算:

q=(d2/4)πμ

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

4.93×10-6=(d2/4)π×0.63×

d=0.00326m

影響分布器使用效果的因素是:分布器器底嚴(yán)重變形;小孔邊緣有毛刺;下分布器上小孔與降膜管管間發(fā)生了嚴(yán)重錯(cuò)位。此外,對(duì)有導(dǎo)氣管的下分布器來(lái)說(shuō),上分布器的小孔切不可對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)氣孔,否則便無(wú)法正常生產(chǎn)。為防止料液濺出上分布器,上分布器高度不得過(guò)小,上分布器高度在200~350mm之間,進(jìn)料管端部的布料板應(yīng)沒(méi)入上分布器沿口。上、下分布器之間及下分布器至上管板之間距離較短,物料流動(dòng)較平穩(wěn),因此下分布器較短,高度在60~100mm之間即可滿足需要。在加工過(guò)程中分布器器底要有嚴(yán)格的形位公差限制,不得變形。按QB/T 1163-2000《降膜式蒸發(fā)器》中有關(guān)規(guī)定制造、檢驗(yàn)并驗(yàn)收。

下分布器也有不帶導(dǎo)氣管的,其應(yīng)用效果也很好。如板盤(pán)式分布器(圖2?10左上角)就是這種結(jié)構(gòu)。另外一種盤(pán)盤(pán)式分布器下分布器上不設(shè)分布孔,而是焊有三豁口式的短管,豁口分上下三豁口結(jié)構(gòu),上下三豁口呈交錯(cuò)排列。上分布器小孔及下分布器上豁口管的豁口正對(duì)著正三角形排列的降膜管的垂心位置。三豁口布料管與降膜管的排列一致,呈間隔排列。管外徑即為降膜管的中心距。料液從三豁口進(jìn)入,沿著短管內(nèi)表面落入到管板管間,再均勻地分配到每根降膜管并以膜的狀態(tài)向下流動(dòng)。該分布器應(yīng)用效果也很好,如圖2?10右下方和圖2?11所示。GEA公司生產(chǎn)的降膜式蒸發(fā)器上的分布器有的就是采用這種結(jié)構(gòu)。

圖2?10　兩種盤(pán)式分布器

圖2?11　三豁口管盤(pán)式分布器

1-三豁口導(dǎo)管;2-下分布器