[发明专利]一种电场强化管式降膜蒸发装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电场强化管式降膜蒸发装置及其方法，属于蒸发器的技术领域。

背景技术

蒸发就是用加热的方法，将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾状况，使部分溶剂汽化并被移除，从而提高溶剂中溶质浓度的单元操作。工业生产中应用蒸发操作有以下几种场合：1．浓缩稀溶液直接制取产品或将浓溶液再处理（如冷却结晶）制取固体产品，例如电解烧碱液的浓缩，食糖水溶液的浓缩及各种果汁的浓缩等；2．同时浓缩溶液和回收溶剂，例如有机磷农药苯溶液的浓缩脱苯，中药生产中酒精浸出液的蒸发等；3．为了获得纯净的溶剂，例如海水淡化等。形式上主要有满液式蒸发器、干式蒸发器及降膜式蒸发器三种。降膜蒸发器是一种常用的蒸发设备，具有温差小、滞留时间短、工作寿命长、结构紧凑、效数不受限制等优点,己广泛地应用于冶金、食品加工、海水淡化、化工、轻工、医药、污水处理等行业。

随着世界经济的飞速发展,人类已面临着日益严重的全球气候变暖和能源枯竭的威胁。为了提高我国能源利用的效率,实现我国的可持续发展,国家提出“节能减排”政策,并大力实施。因此，如果将降膜蒸发器的传热系数进一步提高，将有效的节约蒸发过程所需要的能量，达到节能的目的。

日本学者浅川在1976年实验中发现电场能够强化水分蒸发并且基本不耗能，被称为浅川效应。理论分析认为，电场强化沸腾换热可以从两方面来解释：一方面就是介电电泳力对汽泡的作用；另一方面就是汽液界面上的电荷与换热面上电荷的拉伸作用。就促进蒸发的效果而言，直流电场优于交流电场，线电极优于板电极。由于电场强化传热所需的电能耗相对于传热量很小，基本可以忽略，能够有效的节能，因此具有很大的发展前景。

利用电场促进蒸发并且基本不耗能这一特点，将传统的管式降膜蒸发器内布置电极，形成一种电场强化降膜式蒸发装置，能够提高蒸发器的换热系数，减少蒸发器的换热面积，节省管材，降低能耗。

发明内容

    本发明目的在于克服现有蒸发器传系数不高，体积过大的不足，将高压电场能够强化蒸发过程这一现象应用于传统的管式降膜蒸发器，提供一种传热系数高、体积小、能耗低的电场强化降膜式蒸发装置及其方法。

电场强化管式降膜蒸发装置包括上热绝缘基座、上电极板、电极线、布液器、蒸发器壳体、蒸汽进口、冷却水出口、不锈钢管、液体出口、下绝缘基座、下电极板、高压电源、绝缘子、紧固圈、导电杆、液体入口、两相出口、聚四氟乙烯螺旋壳体、绝缘底座、支撑杆、气液分离器、上管板、下管板、布液板、布液孔、接液板、销钉孔、绝缘支撑体；

蒸发器壳体从上到下顺次设有上绝缘基座、上电极板、布液器、上管板、不锈钢管、下管板、下绝缘基座、下电极板，上电极板和下电极板分别内嵌于上绝缘基座和下绝缘基座；

蒸发器壳体顶部设有绝缘底座，绝缘底座上端通过紧固圈与聚四氟乙烯螺旋壳体相连，聚四氟乙烯螺旋壳体上端设有绝缘子，高压电源通过绝缘子、导电杆与上电极板相连，上电极板通过多根电极线，穿过布液器、上管板、不锈钢管、下管板与下电极板相连；

蒸发器壳体上部侧壁设有液体入口，蒸发器壳体中部侧壁设有蒸汽进口、冷却水出口，蒸发器壳体下部侧壁设有两相出口、液体出口，两相出口与气液分离器相连；

布液器包括布液板、布液孔和接液板，接液板位于布液板的正上方，接液板的面积小于布液板，布液板上均匀设有若干布液孔，布液孔的位置与不锈钢管的位置交错布置，接液板和布液板上的电极线穿孔均内嵌有绝缘材料；

电极线通过绝缘支撑体固定在不锈钢管内。

所述的绝缘支撑体包括外绝缘圈、绝缘支撑杆和内绝缘圈，内绝缘圈通过绝缘支撑杆与外绝缘圈相连，绝缘支撑杆上设有漏液槽，内绝缘圈上设有漏液孔。

所述的高压电源为直流电源，电压最大值为30kV。