[其他]高速自然强制循环蒸发器

说明书

本发明属于竖管蒸发器和多效蒸发的技术领域。

在化学工业和湿法冶金、食品、造纸等工业中均需要采用蒸发器，由于蒸发器是一种大量耗费热能的装置，加之能源价格不断上涨，因此改进蒸发器的结构，以降低热能消耗和合理分配热能，有效地利用各种余热已得到各国普遍的重视。降低蒸发器能耗的有效途径之一是采用多效蒸发;但各种多效蒸发器如长管自然循环型蒸发器、列文蒸发器等均要求有较大的温差，否则其后几效就沸腾不起来，难以实现其多效蒸发作业。如果采用强制循环来实现多效蒸发，象机械泵强制循环蒸发器，虽然可以在温差小（3～5℃）的条件下实现多效蒸发，不过随着料液在蒸发器中循环速度的提高，其电耗也会相应增大，而果如果要使其循环速度超过3.5米/秒，还将会受到泵输送能力和动力消耗过大的限制，因此要使这类多效蒸发器大型化则更为困难。

本发明的目的就是为了提供一种不用外加动力实现多效蒸发作业并能降低蒸发作业能耗的蒸发器。本发明所提供的是一种高速自然强制循环蒸发器，其特征在于将加热室分为截面相等的两部分，并在其中一部分的上方设置一台利用前一效所产生的二次蒸汽来控制料液沸腾高度的汽体扬声器和蒸汽直接加热器，利用其本身所产生的二次蒸汽作动力使料液在蒸发器内形成强制循环。故而本发明所提供的高速自然强制循环蒸发器既不需要外加机械动力;也不需要较大温差便可实现多效蒸发作业。

下面将从理论上论证本发明的构思。首先，根据气体扬升器的经验公式可计算每扬升1m³的料液到h米高所需要的二次蒸汽量V：

V = 1.75hC l o gH + 1010]]>

式中h为溶液的升扬高度（米）;H为扬升器沉浸在溶液中的深度（米）;C为经验系数，其值随H/（H+h）之比而变化如图1所示。设多效蒸发器组中任意一效所产生的二次蒸汽量为W公斤/时，蒸发器产生的二次蒸汽所能扬升的溶液量（即蒸发器的循环量）可根据式（1）求得：

Q＝ (W×V′)/(V) （2）

式中V′为二次蒸汽比容〔米³/公斤〕;将式（2）代入式（1），得：

Q = W . V ′.C l o gH + 10101.75 h]]>

这样，根据提升总的溶液量和蒸发器加热管的总截面面积即可求出加热管内溶液流速，该溶液流速也就是蒸发器的循环速度。根据式（3）可得出加热管内溶液流速为：

u＝ (Q)/(3600×0.785d²×n) 〔米/秒〕（4）

式中n为加热管的根数，在本发明所提供的蒸发器中n为加热管总根数的1/2;d为加热管内径（单位：米）。

以一组四效800米²的蒸发器为例，如其第一效产生的二次蒸汽量为20吨/时，蒸汽比容为0.463米³/公斤,扬升器的提升高度为0.5米，扬升管沉浸深度为20米，加热管内径为0.05米，主辅加热管的总根数为1514根，按照上述各参数，可得出蒸发器的循环量为：

Q = 20×1000×0.463×14.8 l o g20+10101.75×0.5]]>

=74729.73米³/秒

加热管内溶液的流动速度为：