[实用新型]采用内插旋流片急扩加速流缩放管的糖液蒸发器

说明书

技术领域

本实用新型涉及强化传热的蒸发器，具体涉及采用内插旋流片急扩加速流缩放管的糖液蒸发器。在此处键入技术领域描述段落。 

背景技术

现有的蒸发器技术有多种，例如管壳式蒸发器，板式蒸发器，采用自然对流或强迫对流流动沸腾的蒸发器与采用降膜蒸发的蒸发器等，目前在制糖工业的糖液蒸发器绝大多数是采用传统的光滑管管壳式蒸发器，传热方式是采用自然对流或强迫对流流动沸腾蒸发的传热方式，这种蒸发器的优点是机械密封性好，承压能力高，管程与壳程冷热两侧流道之间的密封只有管束两端管子与管板之间的焊接或胀接密封，因此可以应用于高温与高压的换热场合，长期以来在制糖工业中一直沿用。但由于糖液的粘度较大，在光滑管蒸发器中的自然对流或强迫对流的流动沸腾蒸发传热操作雷诺数很低，处于层流或过渡流的流动状态，在管内中心区与近壁区的流体很难作相互置换，流体依靠自身分子扩散与导热的传递效率很低，导致流体中心区与近壁区的糖液浓度与粘度分布会差别很大，这不仅会造成流体近壁的流速缓慢，传热系数低下，还会导致近壁区糖液浓度过高而出现壁面严重的积垢现象。 

发明内容

为解决现有相关技术存在的缺陷和不足，本实用新型提供一种采用内插旋流片急扩加速流缩放管的糖液蒸发器。 

采用内插旋流片急扩加速流缩放管的糖液蒸发器，包括筒体5及筒体内部由上至下依次设置的上汽室10、上管板8、轴线与筒体轴线重合的中心降液管7、下管板3以及下封头2，中心降液管7两端分别与上管板8和下管板3连接，上汽室10内设置有气液分离器9，下封头2底部设置有管程糖液出口1，下封头2底部的环套管道还设置有管程糖液入口13，上汽室10顶部设置有管程二次蒸汽出口11，上管板8与下管板3之间的筒体外部设置有壳程一次蒸汽入口12及壳程冷凝水出口4，所述壳程冷凝水出口4紧贴下管板3上方，还包括管体两端分别与上管板8和下管板3连接的内插旋流片急扩加速流缩放管6。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6中旋流片沿轴向均匀间隔分置，旋流片的长度为管径的1倍～15倍，扭率为1～6，旋流片间距为管径的1倍～50倍。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6的管段按管内流体运动方向按先急扩后渐缩的锥形曲面方向安装。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6的管径尺寸为20mm～70mm。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6的急扩锥形曲面长度为渐缩锥形曲面长度的2倍～15倍，周期性肋间距为肋深的5倍～15倍，肋深为管径的2%～10%。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6的管段按管内流体运动方向按先急扩后渐缩的锥形曲面方向安装。 

所述内插旋流片急扩加速流缩放管6沿筒体环形区域呈三角形、方形或环形排列。 

进一步的，所述气液分离器9由多层方向相反的人字形条状金属板阻液层构成。 

人字形条状金属板阻液层的夹角为30°～120°，金属板宽度为20mm～200mm，板厚度为1mm～10mm，气液分离器9的长度为上汽室10的内侧径向距离。 

多层方向相反的人字形条状金属板阻液层使得蒸汽经反复折流逐层向上流动，可有效分离其携带的液滴，起到气液分离的作用。 

内插旋流片急扩加速流缩放管可以有效提高管内流体的传热系数，而且对在自然对流或强迫对流流动沸腾条件下传热的糖液而言，可对传热管近壁流体与中心区流体作有效的局部置换，使得流体中心区与近壁区的糖液浓度分布与粘度分布的不均匀性会显著减少，提高流体质量与热量的对流扩散能力，在提高传热效率的同时也可有效减轻近壁区糖液因浓度高而出现的壁面积垢现象。因此糖液蒸发器可显著提高传热管管内流体对流传热系数，有效改善流体中心区与近壁区糖液浓度分布与粘度分布不均的现象，提高流体质量与热量的对流扩散能力与减少壁面积垢。 

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点： 

（1）本实用新型的糖液蒸发器采用内插旋流片急扩加速流缩放管，利用其周期性非对称的急扩与渐缩曲面及内插旋流片对流体有近壁周期性置换与扰动的功能，改变流体在近壁区的流向与提高湍流度，可产生较强的传热场协同作用，在流体输送功耗相同的条件下，与光滑传热管相比可大幅提高流体的对流传热系数；

（2）本实用新型在糖液蒸发器中采用内插旋流片急扩加速流缩放管替代光滑传热管，对在自然对流或强迫对流流动沸腾条件下传热的糖液而言，可对传热管近壁流体与中心区流体作有效的局部置换，使得流体中心区与近壁区糖液浓度分布与粘度分布的不均匀性会显著减少，提高流体质量与热量的对流扩散能力，减轻近壁区糖液因浓度高而出现的壁面积垢现象。