[发明专利]一种电场强化板式降膜蒸发装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电场强化板式降膜蒸发装置及其方法，属于蒸发器的技术领域。

背景技术

蒸发就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合：1．浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如电解烧碱液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等；2．同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；3．为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。形式上主要有满液式蒸发器、干式蒸发器及降膜式蒸发器三种。降膜蒸发器是一种常用的蒸发设备，具有温差小、滞留时间短、工作寿命长、结构紧凑、效数不受限制等优点,己广泛地应用于冶金、食品加工、海水淡化、化工、轻工、医药、污水处理等行业。

随着世界经济的飞速发展,人类已面临着日益严重的全球气候变暖和能源枯竭的威胁。为了提高我国能源利用的效率,实现我国的可持续发展,国家提出“节能减排”政策,并大力实施。因此，如果将降膜蒸发器的传热系数进一步提高，将有效的节约蒸发过程所需要的能量，达到节能的目的。

日本学者浅川在1976年实验中发现电场能够强化水分蒸发并且基本不耗能，被称为浅川效应。理论分析认为，电场强化沸腾换热可以从两方面来解释：一方面就是介电电泳力对汽泡的作用；另一方面就是汽液界面上的电荷与换热面上电荷的拉伸作用。就促进蒸发的效果而言，直流电场优于交流电场，线电极优于板电极。由于电场强化传热所需的电能耗相对于传热量很小，基本可以忽略，能够有效的节能，因此具有很大的发展前景。

利用电场促进蒸发并且基本不耗能这一特点，将传统的板式降膜蒸发器内布置电极，形成一种电场强化板式降膜蒸发装置，能够提高蒸发器的换热系数，减少蒸发器的换热面积，节省板材，降低能耗。

发明内容

    本发明目的在于克服现有蒸发器传热系数不高，体积过大的不足，将高压电场能够强化蒸发过程这一现象应用于传统的板式降膜蒸发器，提供一种传热系数高、体积小、能耗低的电场强化板式降膜蒸发装置及其方法。

电场强化板式降膜蒸发装置包括壳体、液体进口、绝缘支撑隔板、板式降膜换热器、冷凝水出口、气液分离空间、浓缩液出口、二次蒸汽出口、不锈钢板片、进口蒸汽空间、挡板、蒸汽入口、高压电极线、接地电极线、绝缘底座、聚四氟乙烯螺旋壳体、高压电源、绝缘子、紧固圈、导电杆、上凸绝缘密封垫片、绝缘密封圈、进液孔绝缘密封垫片、下凸绝缘密封垫片、冷凝室、蒸发室；

壳体内设有板式降膜换热器，绝缘支撑隔板固定在壳体上，并围绕板式降膜换热器将其分隔成进口蒸汽空间、气液分离空间上、下两部分；

壳体上、下部侧壁设有液体进口、冷凝水出口以及蒸汽入口、二次蒸汽出口，液体进口、冷凝水出口与板式降膜换热器相连；壳体顶部设有绝缘底座，绝缘底座上端通过紧固圈与聚四氟乙烯螺旋壳体相连，聚四氟乙烯螺旋壳体上端设有绝缘子，高压电源通过绝缘子、导电杆、高压电极线与不锈钢板片相连，壳体底部设有浓缩液出口，壳体通过接地电极线接地；

在两不锈钢板片之间上部设有进液孔绝缘密封垫片，下部设有下凸绝缘密封垫片组成冷凝单元，在两不锈钢板片之间上部设有上凸绝缘密封垫片，下部设有两绝缘密封圈组成蒸发单元，下凸绝缘密封垫片的上端的位置、上凸绝缘密封垫片的下端的位置与绝缘支撑隔板的中间位置持平，板式降膜换热器由两侧的挡板以及冷凝单元、蒸发单元间隔重复叠加而成，其中，相邻的冷凝单元和蒸发单元共用一块不锈钢板片。

所述的不锈钢板片上设有条形进液口、K个布液小孔和两个冷凝水出口，布液小孔位于条形进液口的下方，直径2-4mm，K的取值范围是6-12；

所述的高压电源为直流电源，能够提供的电压最大值为30kV；

所述的不锈钢板片每奇数片通过高压电极线与高压电源相连，每偶数片通过接地电极线接地；