CN102589199A - 组合轮板式蒸发器与冷凝器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在水处理领域以及化工和制冷行业工艺流程的蒸发-冷凝结构，包括一组盘式蒸发器、与盘式蒸发器盘面平行放置的板式冷凝器，其特征在于：板式冷凝器板面和旋转盘式蒸发器的盘面交错间隔排列，盘面与管壁二者之间的间距在0毫米～50毫米之间，板式冷凝器布置在旋转盘式蒸发器旋转轴的下方。该组合式蒸发-冷凝器可以实现蒸发面100％的蒸发，冷凝器中可以实现冷凝汽和液池小于3度温差的小温差换热，具有非常高的换热效率。

Description

组合轮板式蒸发器与冷凝器
技术领域
吸热蒸发和放热冷凝的过程广泛存在于水处理领域以及化工和制冷行业的工艺流程中，而且这两个过程往往会同时存在，蒸发器与冷凝器效率的高低，对整个***的能量使用效率会有决定性的影响。本发明涉及一种组合轮板式的蒸发器和冷凝器，适用于同时存在着蒸发和冷凝两种换热过程的工艺设备。这种组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构包括盘式旋转蒸发器部分和静止的换热板型冷凝器部分。 
背景技术
在水处理领域以及化工和制冷行业的工艺流程中，同时存在着蒸发和冷凝两种换热过程。目前它们的工艺设备通常都是把蒸发器和冷凝器是两个独立工作的部件，用流程管路连接起来。尤其是在海水淡化水处理领域采用的压汽蒸馏方法中，其采用的循环过程是把废水液通过液泵打入喷淋式蒸发器的顶部，废水依靠重力自上落下的过程吸热蒸发，蒸发出来的水蒸汽依靠压缩机提高压力和温度，然后进入到冷凝换热器中冷凝为纯净水，同时水蒸汽冷凝放出的热量用来加热新进废水液并提供其蒸发的能量。这其中采用喷淋式蒸发器管路在充当蒸发器的同时也是汽液冷凝换热器，同时完成废水液的蒸发和干净水蒸汽的冷凝过程。目前压汽蒸馏工艺采用的蒸发器和冷凝器都是传统的蒸发器与冷凝器分离用管路连接的型式。由于喷淋式蒸发器喷淋液体不能完全蒸发时，未蒸发的液滴落回液池中，从而浪费了抬高其重力势能的泵功，带来了功的损失。而目前采用的传统冷凝器的污水管路循环，使得***需要大流量的污水循环泵(一般循环量是蒸发量的1000倍)。这个循环泵需要消耗大量泵功，使得整个水处理***难以获得较高的***效率，也就是这个原因使压汽蒸馏循成了一种效率低下而无人问津的水处理方法。 
压汽蒸馏是一种物理方法的水处理技术，具有不添加化学药剂，紧凑性高，占地少， 环保性高的一种水处理技术。为了提高压汽蒸馏水处理方法的循环效率，使其成为一种具有竞争力的水处理方法，本发明提出一种组合轮板式的蒸发器和冷凝器。该方法可以大幅度地提高压汽蒸馏中的蒸发效率和冷凝器的换热效率，使得整个***的循环效率大大提高。这种组合式的蒸发器采用一组转盘式的蒸发器(转盘的数量根据蒸发量的规模来确定)，冷凝器采用板式换热器，蒸发盘和冷凝器的冷凝板之间以小间距间隔紧密排列，从而使得蒸发器和冷凝器组合为一体，省去了污水循环回路，节省了大量的循环泵功。在组合轮板式的蒸发器和冷凝器中同时完成污水的蒸发和水蒸汽冷凝放热加热污水，使污水获得蒸发热量的过程。采用这种组合轮板式的蒸发器和冷凝器结构，可以使得蒸发器获得很高的蒸发效率，同时也使冷凝换热器有很高的传热系数，从而使得整个***的效率得以大大提高，使得压汽蒸馏成为一种较高效率的水处理方法，为其走向实用化奠定了基础。 
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于具有蒸发和冷凝过程的一体式组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构。该结构包括慢速转动(转速低于每分钟300转)的一组旋转盘式蒸发器(1)，以及和转盘间隔布列的板式冷凝器(5)，蒸发液的液面(3)位于旋转盘式蒸发器(1)下半部，并淹没过所有板式冷凝器(5)。其结构的主要特征是旋转盘式蒸发器(1)的旋转轴(2)稍微高于液面(3)，板式冷凝器全部位于液面下方，液面下的旋转盘式蒸发器(1)的盘面和板式冷凝器(5)的板面之间以小间隔紧密排列。 
本发明的这种蒸发和冷凝过程的一体式高效蒸发-冷凝器结构的主要优点在于：1)可以使盘表面的液体全部蒸发完毕，即使未蒸发的液滴也能避免喷淋式蒸发器中液滴溅落而产生势能损失。2)可以使得冷凝器表面的流动速度保持为较高状态，从而强化了冷凝管束和液体的换热，大大提高了冷凝管的传热系数。3)组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构，省略了液池的循环回路，节省了大量的循环泵功。4)该结构用于污水处理的蒸发时，还可以通过板式冷 凝器的板面和盘面的“刮刷作用”降低污物在蒸发盘面结垢的速度。5)板式冷凝器对冷凝气体相当于一个亚音速扩压腔，从而使需冷凝水蒸汽的压力和温度升高，也提高了其饱和温度，更有利于水蒸汽的冷凝。 
附图说明
图1本发明的组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构主视图 
图2本发明的组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构侧视图 
图3本发明的组合轮板式的蒸发器与冷凝器结构俯视图 
图中：1.旋转盘式蒸发器  2.盘旋转轴  3.液面  4.冷凝汽进口5.板式冷凝器  6.冷凝管出口 
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。 
对于蒸发器，旋转盘式蒸发器(1)的盘面为耐腐蚀材料制作(如不锈钢和钛合金钢等)，盘面通过旋转携带起液池中的液体在液面(3)上部的空间中进行蒸发，控制好转速和蒸发面的吸水性和蒸发面积，不能让盘面有溅落的液体，尽量使盘表面的液体全部蒸发完毕，就算有未蒸发的液体，也将跟随转盘再次融入水池中，这样就避免了喷淋式蒸发器液滴溅落而损失的势能。冷凝汽从入口(4)进入板式冷凝器(5)，在内冷凝成水，同时通过板式冷凝器的壁面把冷凝过程的相变热传递给液池中的液体，冷凝汽变成液态冷凝水从冷凝管出口(6)排出。在冷凝器的换热过程中，冷凝器内的水蒸气在壁面为膜状凝结换热，具有很高的换热系数，因此冷凝器板壁的换热热阻就成了影响冷凝汽向液池中传递热量的主要热阻。由于旋转盘式蒸发器(2)盘面的转动(搅动)，可以使得板式冷凝器(5)的板面传递给液池的热量在液池内均匀扩散，使得液池的温度保持均匀。此外，由于板式冷凝器具有扩压的作用，使得冷凝气体的压力和其对应的饱和温度都升高，从而更利于气体冷凝。同时旋转蒸发器的 盘面在液面下部转动和冷凝器小间隔的紧密排列，可以使得板式冷凝器的板面流动速度保持为较高状态，从而强化了冷凝器和液体的换热，大大提高了冷凝器的传热系数，使得冷凝器内的冷凝汽和液池的液体能进行小温差换热。而且该结构用于污水处理的蒸发时，还可以通过冷凝管束和盘面的“刮刷作用”降低污物在蒸发盘面结垢的速度。 
为了提高蒸发量，可以在一个液池中采用多套该组合轮板式的蒸发器与冷凝器，以及蒸发转盘和冷凝器管束之间只要是间隔排列，不管它们之间的间距具体是多少，都认为是本发明所示的结构。 
本发明经过制作的实验样机的实测表明，旋转盘式蒸发器(1)可以实现其盘表面100％的液体蒸发，具有很高的蒸发效率，同时板式冷凝器中可以实现冷凝汽和液池小于3度温差的小温差换热，具有非常高的换热效率。 

Claims (1)

1.一种用于在水处理领域以及化工和制冷行业工艺流程的蒸发-冷凝结构，包括由旋转轴(2)上带动由多个盘面组成起到蒸发作用的旋转盘构成的旋转盘式蒸发器(1)、与旋转盘式蒸发器(1)盘面平行放置的板式冷凝器(5)，其特征在于：板式冷凝器(5)的冷凝板和旋转盘式蒸发器(1)的盘面交错间隔排列，盘面与板壁二者之间的间距在0毫米～50毫米之间，板式冷凝器(5)的板面布置在旋转轴(2)和液池的液面(3)下方。板式冷凝器(5)的板面形状可以是方形、矩形、半圆形或半椭圆形，板的壁厚在0.05毫米至5毫米之间。旋转盘式蒸发器(1)的转速低于每分钟300转。
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