降膜式蒸发器的若干设计要点

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1、ZhuangbeiYingyongyuYanjiu◆装备应用与研究降膜式蒸发器的若干设计要点陈庭清（上海远跃制药机械有限公司，上海201715）摘要：介绍了降膜式蒸发器的结构特点，并就传热系数的确定、分布器的设计及浸润问题等进行了阐述，大量引用国外先进的技术经验，对蒸发器设计者了解降膜式蒸发器具有一定的指导意义。关键词：降膜式蒸发器；传热系数；分布器；浸润问题0引言内壁，如图2所示。常识告诉我们，更薄的液相膜是更容易蒸发的，这也是降膜式蒸发器能具有更高传降膜式蒸发器是蒸发设备中的一种，在国外应热系数的原因，如何使管内液相膜均匀分布是整个用已经

2、有相当长的一段时间，其主要优点有：（1）传蒸发器设计的核心与灵魂。本文就降膜式蒸发器管热效率高；（2）物料停留时间更短；（3）可应用于更内传热系数的确定、分布器的设计及浸润问题进行小的温差工况；（4）内部没有压力差，内部物料物性阐述。一致，使内部传热系数更统一等。其中，物料停留时间短，使其更加适用于热敏性物料的蒸发工作。因换热管此，降膜式蒸发器也广泛应用于食品、药品、饮料和造纸等行业，典型的降膜式蒸发器的工艺流程如图1所示。液相膜冷凝蒸汽给料分布器换热管TaTpTv蒸汽冷凝器蒸汽腔气液分离器图2薄膜状分布管内壁冷凝液1降膜式蒸发器管内传热系数

3、的确定冷凝液图1典型的降膜式蒸发器的工艺流程关于降膜式蒸发器管内传热系数的确定，国际与升膜式蒸发器的工作特点不同，降膜式蒸发上已有相当多的研究成果，现在一般通用的有器管内液体并非是充满的，而是呈薄膜状分布于管HTRI法以及CHUN和SEBAN研究出来的计算方机电信息2015年第20期总第446期29装备应用与研究◆ZhuangbeiYingyongyuYanjiu法，由于CHUN和SEBAN方法更多地出现于相关（BOILINGRANGEMETHOD）和理论沸腾范围法科技文献中，本文仅就CHUN和SEBAN方法进行介绍。（theoretical

4、BOLINGRANGEMEYHOD）及上述两CHUN和SEBAN在其发表的论文中总结了以者的组合方法（COMBINEDMETHOD）。一般来说下设计公式：沸腾范围法适用于沸点≤61.1℃的蒸发过程，而理当管内流体为层流时：论沸腾范围法适用于沸点＞111.1℃的蒸发过程，*-0.22hf=0.821Re（1）当蒸发温度处于上述温度范围之间时，应使用组合*2式中hf———无量纲膜传热系数，W/（m·K）；法（COMBINEDMETHOD）进行插值运算。具体方Re———雷诺数。法在相关文献中有比较详尽的记载，不再赘述。当管内流体为湍流时：*0.40

5、.652分布器的设计hf=0.0038RePr（2）*2式中hf———无量纲膜传热系数，W/（m·K）；Re———雷诺数；分布器是液体能否成膜的关键所在，一般来说Pr———普朗特数。分布器要求能同时完成以下任务：ρ2k3g（1）应该能将液体分布至每根换热管；*tt1/3hf1=hf!2"（3）μt（2）应该能将液体分布在换热管的内表面；2式中hf1———纯物质的降膜传热系数，W/（m·K）；（3）蒸汽能够自由通过换热管，且不影响液体*2hf———无量纲膜传热系数，W/（m·K）；分布工作；3ρt———密度，kg/m；（4）能够允许在过流工况下

6、正常工作；2kt———传热系数，W/（m·K）；（5）能够从底部进行清洗；2g———重力加速度，9.8m/s；（6）不会导致液体停留时间过长。μt———动力黏度，Pa·s。在实际工程运用中，分布器的形式是各式各样5800Re=（4）的，相关文献介绍了以下几种分布器的结构，即简1.06Pr单堰式、带缺口式和插入式（图3）。显然这些结构对式中Re———雷诺数；换热管的装配精度的要求是比较高的，如果有某些Pr———普朗特数。换热管伸出长度过低，则会造成其他换热管没有物CpμPr=（5）k料通过的情况，这不是我们希望看到的现象。式中Pr———普朗特数

7、；另有文献也介绍了一种分布器的结构，其上面Cp———比热容，J/（kg·K）；设有布液孔（LIQUIDHOLES）升气管（VAPOR2k———传热系数，W/（m·K）；TUBES）结构，如图4所示，用于下降液体的分布及μ———动力黏度，Pa·s。蒸发后气体的上升。在实际运用时会发现，要处理的物料不一定是显然，这种结构是能保证下方每根换热管内均纯物质，它们大部分都是混合物，所以要引入一个能布有液体的，而文献中也给出了布液孔数量与大修正系数Fcf，主要的计算方法有沸腾范围法小的计算方案，如下式表述：30制药装备·2015年7月·第7辑Zhuang

8、beiYingyongyuYanjiu◆装备应用与研究简单有效，有计算依据，是本文着力推缺口荐的结构。排空管液面液面进口孔3浸润问题管板管板成膜换热管的浸润问题是降