一种板式蒸发器的制作方法

本发明涉及蒸发设备技术领域，特别是涉及一种板式蒸发器。

背景技术：

板式蒸发器是一种用于蒸发工艺中的板式热交换器，凭借着高效、紧凑、价格低廉等优点，逐渐在石油化工、食品加工、空调制冷以及海水淡化等领域得到广泛的应用。板式蒸发器以板片为主要传热元件，由一系列不同形状的板片并排组成。在每一块换热板片上分别设有出口和入口，冷、热流体在板片两侧上升或下降，通过板片完成传热。因为板片间是密封的，所以就避免了两侧工质相互接触而造成的污染，所有板片靠螺栓联接或者焊接等方式连接在一起。不同板形状可以加强流体扰动，形成湍流，从而达到强化传热的目的。板片的材料有金属板和膜材料等，按照传热元件的结构形式可以分为全焊式、半焊式和可拆式等，如果按照流程和流道形式又可分为降膜式、升膜式和升降膜式。

板式蒸发器是膜状蒸发，其传热系数主要决定于板间气液体流速、结垢及液膜厚度等因素。传统板式蒸发器中蒸发侧的液体呈膜状沿板片流动，在此过程中工艺流体被蒸发提浓，冷凝侧是通过水蒸汽放热冷凝过程进行加热。板式蒸发器的蒸发侧和冷凝侧被板片完全隔离，冷凝侧的热量通过板片传导到蒸发侧来加热工艺流体。由于工艺流体通常含有溶解的固体，液体分布不均匀导致的给料不足、蒸发引起的液膜厚度逐步减薄等原因，使板片表面发生“干壁”和结垢现象。

中国专利CN105347413A公开了一种板式疏水性聚合物双效MVR系统，其板式蒸发器的板片为疏水性聚合物膜。将该聚合物膜作为换热面基材，可加速垢层的脱落，减少传热温差损失。中国专利CN103175432A和CN203259049U涉及一种板式蒸发器用换热板片。其换热板片基体上端面加工出微肋、开有微凹或在所述换热板片基体的表面加工出粗糙结构。可增加汽化核心数目，减少壁面的过热度，强化沸腾换热，进而提高换热器的总传热系数。但以上这些变化强化了传热、加速了垢层的脱落，并没有对避免板片表面“干壁”而结垢问题产生有益效果。

技术实现要素：

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种结构简单、不易结垢，易清洗的板式蒸发器，从而使板式蒸发器换热效果好，换热效率高，可长周期运行。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种板式蒸发器，其以板片为主要传热元件，用于蒸发工艺中具有较好的换热效果和换热效率。

本发明的技术方案具体包括：一种板式蒸发器，以板片为主要传热元件，由一系列板片叠加组成，两端有各有一块端板起固定和支撑作用；所述蒸发器一端端板上设有进液管、浓缩液出液管，所述蒸发器同一端端板上设有通入蒸汽的蒸汽入口、冷凝水出口；其中，所述板片由多孔材料制成。

其中，所述多孔材料的孔径为0.10μm～100μm，所述板片的厚度为0.015mm～5mm。

本发明还提供了另一种结构的板式蒸发器，用于蒸发工艺中，以板片为主要传热元件，所述板式蒸发器由一系列板片叠加组成，两端有各有一块端板起固定和支撑作用；所述蒸发器一端端板上设有进液管、浓缩液出液管，所述蒸发器同一端端板上还设有通入蒸汽的蒸汽入口、冷凝水出口；其中，所述的板片分布有多个小孔，所述板片的湿润侧（冷侧）表面设置有多孔材料。

其中，所述板片为金属板。

其中，板片上所述小孔的直径为0.3mm～10mm，所述板片的厚度为0.1mm～2.0mm，优选为0.2mm～1.5mm。

其中，所述多孔材料的孔径为0.02μm～30μm。

其中，所述两端端板的中间设有多个板片，所述端板起固定和支撑作用，通过焊接、螺栓联接等连接方式将板片固定和支撑。

其中，与所述蒸汽出口同侧的蒸发器端板还设有冷凝水出口，所述冷凝水出口位于端板的下方（下部）。

其中，根据换热液体及空间位置的需要，所述的板片可以具有不同的形状。如所述板片可以为矩形、圆形等不同的形状。

其中，所述板片的湿润侧（冷侧）表面即所述板片接触工艺流体的表面。

在现有技术中，板式蒸发器的蒸发侧与冷凝侧之间为完全隔绝（密闭）状态。与现有技术所不同的是，本发明中板式蒸发器的蒸发侧与冷凝侧（即包括蒸汽通道）之间处于基本隔绝（密闭）状态，二者之间仅可通过板片上多孔材料的细微通道进行微弱的传质传热过程。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种板式蒸发器，板片采用多孔材料制成或者换热管由普通的金属板制成，在金属板设有若干小通孔，在金属板表面设置多孔材料；由此蒸发器的热侧和冷侧被板片相对隔离，在两侧的蒸汽压差作用下热侧的一小部分蒸汽透过板片的微孔直接进入冷侧，将热侧的蒸汽引入到冷侧中，引入的蒸汽将造成板间液膜湍动，传热系数随液体雷诺数的增大而增大，强化了传热；并且引入的小部分蒸汽处于饱和状态，由于蒸发侧操作温度低于引入蒸汽的露点温度，蒸汽就会凝结在板片表面，这样便保持了板片表面湿润，避免了板片表面“干壁”和结垢现象。

附图说明

图1为本发明一种板式蒸发器的整体结构正视图。

图2为图1中A的局部放大图。

图3为本发明一种板式蒸发器的整体结构侧视图兼管口布置图。

图中：1：热侧；2：小孔；3：板片；4：冷凝液；5：液膜；6：冷侧；7：蒸汽入口；8：进液口；9：蒸汽冷凝液出口；10：汽液出口；11：螺栓联接；12：左端板；13：右端板；15：机架；17：引入蒸汽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“上部”、“下部”、“左”、“右”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“一系列”、“若干”、“多个”、的含义为两个或两个以上。

实施例一

如图1、图2和图3所示，为本发明提供的一种板式升膜蒸发器，

用于蒸发工艺中。以板片3为主要传热元件的换热器，由一系列板片3叠加组成，若干板片之间通过密封垫（圈）进行密封。板片3的厚度为 0.015 mm～5 mm，两端有各有一块端板12、13起固定和支撑作用。所述蒸发器左端板12下部分设有二个进液口8、二个蒸汽冷凝液出口9，所述蒸发器同一端端板12上部分设有通入饱和蒸汽的蒸汽入口7、气液出口10，所述板片3由多孔材料制成。

其中，所述多孔材料的孔径为0.10μm～100μm，所述板片3的厚度为0.015mm～5mm。

所述板式蒸发器要蒸发的液体自下部进液口8进入，呈膜状沿板片3向上流，在此过程中液体被蒸发提浓；通过蒸汽入口7通入蒸汽对板片3进行自上而下加热，板式蒸发器的热侧1和冷侧6被板片3相对隔离，具体地，所述板片3由多孔材料制成；一方面热侧1的热量通过板片3传导到冷侧6来加热板间的工艺流体，另一方面在热侧1和冷侧6两侧的蒸汽压差作用下热侧1的一小部分蒸汽透过板片3直接进入冷侧6，将热侧1的蒸汽引入到冷侧6中；在引入蒸汽17后，板式蒸发器的传热系数显著提高，图中箭头所指方向为蒸汽的流动方向，这是由于引入蒸汽17会增强板片3表面液膜5湍动，传热系数随液体雷诺数的增大而增大，强化了传热；并且引入的小部分蒸汽处于饱和状态，由于冷侧6操作温度低于引入蒸汽17的露点温度，蒸汽便会液化成冷凝液4凝结在板片3的表面，由此保持板片3表面湿润，避免了板片3的“干壁”和结垢现象。

所述多孔材料可以为陶瓷多孔材料、玻璃多孔材料等，可以根据实际需要具体选择，所述多孔材料的孔径可以为0.10μm～100μm，优选为0.50μm～60μm，所述板片3的厚度可以为0.015 mm～5 mm，优选为0.1mm～1.0 mm。

按照流程和流道形式板式蒸发器可分为降膜式、升膜式和升降膜式，优选升膜式板式蒸发器，所述蒸发器端板12、13下部分设有进液口8，优选二个；蒸汽冷凝液出口9，优选二个。所述蒸发器同一端端板12上部分设有通入饱和蒸汽的蒸汽入口7、汽液出口10，优选一个。

其中，所述两端端板12、13中间设有多个板片3，所述端板起固定和支撑作用，通过焊接、螺栓联接等连接方式将板片3进行固定和支撑。

实施例二

本发明还提供一种板式蒸发器，用于蒸发工艺中，以板片为主要传热元件的换热器，由一系列板片叠加组成，若干板片之间通过密封垫（圈）进行密封。板片的厚度为为0.1mm～2.0mm，两端有各有一块端板12、13起固定和支撑作用。所述蒸发器左端板12下部分设有二个进液口8、二个蒸汽冷凝液出口9，所述蒸发器同一端端板12上部分设有通入饱和蒸汽的蒸汽入口7、汽液出口10，所述板片3分布有多个小孔，所述板片湿润侧（冷侧）表面，设置有多孔材料。

其中，所述板片为金属板。

其中，所述小孔的直径为0.3mm～10mm，优选为0.5mm-6mm，所述板片的厚度为0.1 mm ～2.0 mm，优选为0.2mm～1.5mm。

其中，所述多孔材料的孔径为0.02μm～30μm，优选为0.05μm～20μm。

其中，所述两端端板12、13中间设有多个板片3，所述端板起固定和支撑作用，通过焊接、螺栓联接等连接方式将板片3固定和支撑。

本实施例二与实施例一的区别在于，如图2所示，所述板片3为普通的金属薄板，所述板片3分布有多个小孔2，所述小孔2水平设置，所述板片的湿润侧外（冷侧）表面设置有多孔材料。

由以上实施例可以看出，本发明结构简单、不易结垢、易清洗，换热效果好，换热效率高。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。