[实用新型]一种固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器。

背景技术

在化工、医药等工业生产中，普遍需要采用蒸发器或再沸器等换热设备进行换热操作。随着操作时间的延长，物料中的悬浮物或结晶物富集到加热管束的壁面，形成积垢。污垢的产生会使换热管内的传热系数下降，传热速率降低，换热设备需要定期进行停工清洗，导致了生产能力下降，因此急需开发出传热性能优化的换热蒸发器。在流体中引入流态化粒子，通过固体颗粒不断撞击换热器的壁面，能够防止壁面污垢的形成，因此汽-液-固多管蒸发换热器技术能够解决壁面结垢引起的换热性能差的问题。在汽-液-固多管蒸发换热器技术中，固体颗粒在管束中的正常流态化是实现良好操作的前提。本实用新型在下管箱安装新型的颗粒分布板，实现固体颗粒在加热管束的均匀分布，优化操作条件，实现管束强化传热。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器装置。

本实用新型采用的技术方案是：包括换热器、颗粒分布板、汽液固分离器、汽体冷凝装置、循环管、循环泵。所述的换热器加热管束材质为硬质玻璃，壁面镀膜，加热通量为10kW/m²；换热器下管箱安装颗粒分布板；换热器上管箱通过循环管与汽液固分离器相连；汽液固分离器的上部安装汽体出口，其出口通过循环管与冷凝套管相连，蒸汽冷凝后进入到冷凝水储罐中；汽液固分离器下部连接垂直循环管；垂直循环管上装有浓缩液出口、料液进口及电磁流量计，垂直循环管通过一段水平循环管与循环泵进口相连；循环泵出口通过循环管与换热器的下管箱相连。

上述固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器中，所述的颗粒分布板是由分布板单元通过其侧边连接附件插接而成。分布板单元为空心圆台结构，其侧面与下表面夹角为15～45°，分布板单元侧面开有4～8圆形开口，通过这些圆形开口将流体导流到换热器管束中，实现固体颗粒在管束中的均匀分布。分布板单元侧边连接附件，分别是截面积直径相差0.5mm的半中空的圆环和圆柱，通过将圆柱插入到圆环中，完成分布板单元的插接。

上述的固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器装置中，所述的汽液固分离器上部装有汽体出口；侧面装有固体颗粒进料口，进行固体颗粒的补充。

上述固体颗粒再分布的汽-液-固三相强化传热多管换热器中，加入的固体颗粒为聚四氟乙烯球、聚甲醛球、玻璃球，固体颗粒的直径为1～3mm。循环管中的流体流速控制在1.5～2.5m/s。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在下管箱安装新型的颗粒分布板，实现颗粒在管束中的均匀分布，从而增加管束中的固体颗粒撞击管束壁面几率，在流体边 界层形成扰动，具有防除垢作用，优化传热性能。

附图说明

图1是本实用新型的原理示意图。

图2是分布板单元的等轴测图。

图3是分布板单元的俯视图。

图4是分布板单元的左视图。

图5是颗粒分布板的等轴测图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，其中1为换热器加热管束、2为上管箱、3为下管箱、4为颗粒分布板、5为汽液固分离器、6为固体颗粒进料口、7为汽体出口、8为出料口、9为阀门、10为进料口、11为单向阀、12为电磁流量计、13为循环泵、14为套管冷凝器、15为冷凝水储罐。

本实用新型对装置及操作过程详细说明如下：首先将图3中的一个分布板单元侧边连接附件圆柱A与另一个分布板单元侧边连接附件半圆环B插接好，分布板单元连接成颗粒分布板，连接好的颗粒分布板如图5所示，将颗粒分布板安装到图1所示下管箱3中。

如图1所示，首先通过进料口10加入一定的原料液，固体颗粒进料口6加入体积分率为5～15％的固体颗粒，固体颗粒密度为1500～2500Kg/m³，直径为1～3mm。打开循环泵13，液固两相进行循环流动，流体从下向上进入换热器中，通过颗粒分布板4后，固体颗粒进行再分布，均匀的流入换热器加热管束中。换热器加热管束1进行通电加热，加热通量为10kW/m²，套管冷凝器14通冷凝水，通过电磁流量计12计量循环流量，循环流速控制在1.5～2.5m/s，量取冷凝水储罐15中的冷凝水体积，计算料液中的蒸发量，当蒸发量达到要求后，打开阀门9接收浓缩后的料液，并通过进料口10不断输入原料液。

观察换热器加热管束1中循环颗粒的分布，当循环粒子数量减少时，可通过固体颗粒进料口6不断补充循环颗粒，通过固体颗粒不断撞击换热管壁面，起到防除垢的作用，同时加强对边界层的扰动，强化传热效果。