一种展膜管结构及其展膜蒸发换热器的制作方法

1.本实用新型涉及换热器技术领域，特别是涉及一种展膜管结构及其展膜蒸发换热器。


背景技术：

2.列管换热器是精细化工工业的常用设备，在进行换热时，一种流体由封头的连结管处进入，在管流动，从封头另一端的出口管流出，这称之管程；另一种流体由壳体的接管进入，从壳体上的另一接管处流出，这称为壳程。现有的列管换热器只能适用于两种介质之间的热量交换，也就是说，将温度较高的介质的热量传递给温度较低的介质的热量，或者利用较低温度的介质对较高温度的介质降温；对于蒸发液体，例如热敏性有机物的蒸发脱除溶剂工艺，或者溶液的浓缩蒸发和其他有机合成领域，由于需要蒸发处理的液体，其在列管内流动，受热蒸发效果并不理想，处理效率低下。
3.申请公布号为cn 103486883 a的中国专利，公开了一种列管式换热器，壳体一侧的封头与对应管板之间的腔体内水平布置有长径横向隔板、其将腔体分成上、下两个独立的横向腔体，壳体另一侧的封头与对应管板之间的腔体内纵向布置有纵向隔板、其将该腔体分成两个独立的纵向腔体，其中一个纵向腔体内水平布置有短径横向隔板、将该纵向腔体分隔成独立的上局部腔体、下局部腔体，上局部腔体、下局部腔体分别对应安装有管程入口、管程出口；能在壳程距离较短的情况下具有较长的管程距离，增加热交换时间，增强了换热效果，但是这种换热器对于需要蒸发处理的液体，蒸发效果仍旧不理想。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种展膜管结构及其展膜蒸发换热器，以解决上述现有技术存在的问题，能够使得被蒸发处理的液体沿展膜管结构的内壁自动展膜，提高蒸发速率，进而提高处理效率。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.本实用新型提供一种展膜管结构，用于物料的展膜处理，包括竖向设置的管状本体，所述管状本体的管壁的端部设置有多个v型缺口，每个所述v型缺口径向贯穿所述管状本体的管壁。
7.优选地，多个所述v型缺口沿所述管状本体的管壁的端部在圆周方向连续均匀布置。
8.优选地，所述管状本体的下端设置有连接部，所述连接部用于与换热管的上端部连接，所述管状本体的内径大于或等于所述换热管的内径。
9.优选地，所述连接部设置有内螺纹，所述连接部与所述换热管螺纹连接。
10.本实用新型还提供一种展膜蒸发换热器，包括壳体、设置在所述壳体内部的上封板、下封板以及贯穿所述上封板和所述下封板的换热管；所述上封板和所述下封板将所述壳体内部空间划分成第一物料通道、热介质通道和第二物料通道；所述第一物料通道位于
所述上封板的上部且与所述换热管连通；所述热介质通道位于所述上封板和所述下封板之间且与所述换热管不连通；所述第二物料通道位于所述下封板的下部且与所述换热管连通；所述换热管的上端部向上延伸出所述上封板一段高度，且所述换热管的上端部连接有所述展膜管结构；所述壳体上设置有进料口，所述进料口连通所述第一物料通道；所述壳体的顶部设置有气相出口，所述气相出口连通所述第一物料通道；所述壳体的底部设置有出料口，所述出料口连通所述第二物料通道；所述壳体上设置有热介质进口和热介质出口，所述热介质进口和所述热介质出口均与所述热介质通道连通。
11.优选地，所述热介质通道内设置有折流板，所述折流板间隔一段距离相对连接在所述壳体的内壁上。
12.优选地，所述壳体的底部和顶部均成中部凸起的弧形。
13.优选地，所述热介质进口设置在所述热介质出口的下部。
14.优选地，所述壳体上设置有排气口，所述排气口连通所述热介质通道；
15.优选地，所述排气口包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口位于所述热介质出口的上部，所述第二排气口位于所述热介质进口的下部。
16.本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：
17.(1)本实用新型在换热管的顶部安装有展膜管结构，通过展膜管结构顶部设置的v型缺口，能够使得液体在第一物料通道进入到换热管后沿换热管的内壁进行展膜，展膜后的液体能够增大其与换热管内壁的接触面积，从而能够提高蒸发速率，进而提高处理效率，因此，对热敏性有机物的蒸发脱除溶剂工艺有极好的作用，也适用于溶液的浓缩蒸发等领域；
18.(2)本实用新型设置有带有v型缺口端部的展膜管结构，将展膜管结构与换热管的顶端进行连接，可以对普通的列管换热器进行改造，改造容易、投入成本低，改造后的展膜蒸发换热器能够极大的提高对热敏性有机物的蒸发脱除溶剂和溶液的浓缩蒸发的处理效率；
19.(3)本实用新型折流板的设置可延长热介质通道内的流体的流动流程，进一步增加了热交换的时间，也就是说，增强了换热管内壁的展膜与换热管外部的热交换效果，即增强了蒸发速率，提高了处理效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为展膜蒸发换热器的主视剖面图；
22.图2为图1的a向视图；
23.图3为ⅰ处局部放大视图；
24.图4为展膜管结构的立体结构示意图；
25.其中，1、壳体；11、气相出口；12、出料口；13、热介质进口；14、热介质出口；15、第一排气口；16、进料口；17、第二排气口；18、上封板；19、下封板；2、换热管；3、折流板；4、展膜管
结构；41、管状本体；42、连接部。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.本实用新型的目的是提供一种展膜管结构及其展膜蒸发换热器，以解决现有技术存在的问题，能够使得被蒸发处理的液体沿展膜管的内壁自动展膜，提高蒸发速率，进而提高处理效率。
28.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
29.如图3所示，本实用新型提供一种展膜管结构4，用于物料的展膜处理，包括竖向设置的管状本体41，管状本体41可以为展膜蒸发换热器内部的换热管2，也可以为换热管2所连接的一个部分，一般为圆形金属管，具有良好的导热传热性能；管状本体41管壁的上端设置有多个v型缺口，物料(一般指的是液态的物料)能够顺着v型缺口进入展膜管结构4的内部，透过v型缺口后的物料沿着展膜管结构4的内壁会铺展开来，形成展膜的效果，能够增大物料和展膜管结构4内壁的接触面积，并且铺在内壁上的物料的厚度较薄，能够提高蒸发速率，进而提高物料的分离处理效率，对热敏性有机物的蒸发脱除溶剂工艺(如除草剂对羟基苯氧基丙酸甲酯快速脱除甲醇)有极好的作用，也适用于溶液的浓缩蒸发(如废水浓缩蒸发)、胺化反应生成液展膜脱氨等领域。
30.进一步的，多个v型缺口沿管状本体41管壁的上端在圆周方向连续布置，形成锯齿形，每个v型缺口和每个v型缺口的间隔相等、均匀布置，展膜后的物料在管状本体41内壁均匀铺散，能够进一步的增强对内壁面积的有效利用，而v型缺口的开口大小和深度则根据物料的粘稠度可以做出相应的调整，例如，粘稠度较大时可以开口大些，粘稠度较小时可以深度深些，总之，经过调整后的v型缺口和管状本体41内壁的面积合理匹配，以提高处理效率。
31.如图3所示，当展膜管结构4为换热管2的一个组成部分时，管状本体41的下端设置有连接部42，连接部42用于与换热管2的上端部连接，可以采用焊接、粘接等连接方式，物料可以沿着v型缺口进入到换热管2的内壁进行展膜；需要注意的是，展膜管结构4的内径应该大于或等于换热管2的内径，以使得展膜管结构4在对物料展膜后，展膜后的物料能够继续顺着换热管2的内壁流动，不至于脱离换热管2内壁直接落下而降低展膜的效果；将展膜管结构4与换热管2的顶端进行连接，可以对普通的列管换热器进行改造，改造容易、投入成本低，改造后的展膜蒸发换热器能够极大的提高对热敏性有机物的蒸发脱除溶剂和溶液的浓缩蒸发的处理效率。
32.进一步的，连接部42设置有内螺纹，换热管2的顶部设置有外螺纹，连接部42与换热管2螺纹连接，请参考图3，应该注意的是，连接部42与管状本体41形成阶梯状结构，以使得连接部42连接到换热管2上后，能够使得管状本体41的内径大于或等于换热管2的内径，达到前文所述的展膜效果。
33.如图1-2所示，本实用新型还提供一种展膜蒸发换热器，包括壳体1、设置在壳体1
内部的上封板18、下封板19以及贯穿上封板18和下封板19的换热管2，需要说明的是，换热管2可以设置一根也可以设置多根，一般设置多根，换热管2和上封板18、下封板19的连接位置保持密封，采用焊接密封或采用其他密封结构；上封板18和下封板19将壳体1内部空间划分成第一物料通道、热介质通道和第二物料通道；第一物料通道位于上封板18的上部且与换热管2连通；热介质通道位于上封板18和下封板19之间且与换热管2不连通；第二物料通道位于下封板19的下部且与换热管2连通；换热管2的上端部向上延伸出上封板18一段高度，且换热管2的上端部连接有展膜管结构4；热介质通道内流动的是热介质，如热水、蒸汽或导热油等；第一物料通道、第二物料通道以及换热管2内流动的是物料；热介质和物料通过换热管2进行热交换，换热管2内的物料被加热，通过展膜的作用使得物料中沸点低的物质快速蒸发，不能蒸发的物料则顺着换热管2向下流动到第二物料通道经出料口12流出；壳体1上设置有进料口16，进料口16连通第一物料通道；壳体1的顶部设置有气相出口11，气相出口11连通第一物料通道，被分离出的蒸发的物料变成气相状态由气相出口11流出进行收集，从而实现不同沸点的物料的分离；壳体1的底部设置有出料口12，出料口12连通第二物料通道；壳体1上设置有热介质进口13和热介质出口14，热介质进口13和热介质出口14均与热介质通道连通。
34.如图1所示，热介质通道内设置有折流板3，折流板3间隔一段距离相对连接在壳体1的内壁上，热介质在热介质通道内流动时，在折流板3的作用下曲线流动，提高了换热管2的接触面积和接触时间，提高了换热效果，需要说明的是，折流板3的横向面积可以为壳体1内部截面面积的一半或大于截面面积的一半，以进一步的提高热介质的流动曲线程度，进一步提高换热效果。
35.如图1所示，壳体1的底部和顶部均成中部凸起的弧形，顶部的弧形有利于气相(蒸发后的物料)的汇聚，底部的弧形有利于物料(剩余的未蒸发的物料)的汇聚。
36.热介质进口13设置在热介质出口14的下部，因为自然状态下，热介质的上部温度要高于下部温度，因此，将热介质进口13设置在下部能够保证换热管2上下均受到良好的换热，也就是说，当有物料由换热管2的上部流到下部时仍旧会进行充分的加热蒸发，从而有效的提高物料的蒸发分离效率。
37.壳体1上设置有排气口，排气口连通热介质通道；排气口包括第一排气口15和第二排气口17，第一排气口15位于热介质出口14的上部，第二排气口17位于热介质进口13的下部。
38.展膜蒸发换热器的工作过程如下：
39.物料自进料口16进入第一物料通道，当物料在第一物料通道的高度与展膜管结构4的v型缺口的底部持平时，物料经v型缺口进入展膜管结构4内部，并沿展膜管结构4和换热管2的内壁展膜，轻组份即沸点低的有机溶剂发生相变(液相变气相)，有机气体自气相出口11流出，后经冷凝收集，重组分即沸点高的有机溶剂不发生相变(仍旧为液相)，顺着换热管2向下流动，经过第二物料通道后由出料口12排出收集，从而达到快速脱除溶剂的目的。
40.需要注意的是：为保证展膜管结构4的v型缺口起到较好的展膜效果，需要控制进料口16的进料速度，即在物料在第一通道的高度与展膜管结构4的v型缺口的底部持平后，物料由进料口16进入第一物料通道的进料速度要与物料由v型缺口进入展膜管结构4的速度相当，也就是说，要保证物料只由v型缺口进入到展膜管结构4内部，而不会通过展膜管结
构4的上部进入到展膜管结构4内部。
41.本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。