[发明专利]一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环

说明书

本发明提供一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环，其方法包括三个工艺环节：软化预处理工艺、汽液同向工艺和辅助布膜工艺。本发明的强化卧管蒸发器传热系数的方法和卧管蒸发器以及辅助布膜扰动环，可以显著提高强化卧管蒸发器的传热系数。

技术领域

本发明涉及污水处理技术领域，特别是涉及一种强化卧管蒸发器传热系数的方法、卧管蒸发器及辅助布膜扰动环。

背景技术

卧管蒸发器技术最早用于美国海军军舰海水淡化，属于薄膜蒸发器的一种，蒸发效率高，运行能耗低。

在其优化设计中，换热管表面液膜的流动是需要考虑的重要参数。对于卧管降膜蒸发，布膜一般包括三种模式，如附图1中(a)、(b)、(c)所示。

当液膜的流速充分降低或传热量增加时，易于发生膜破裂，薄膜可能因变薄、破裂并形成干斑。这种干斑会导致换热管表面平均传热系数大幅降低。

Ganic和Getachew(1986)以及Gross(1994)通过研究发现这些导致表面平均传热系数大幅降低的干斑其形成包括如下几种机制：

(1)液体惯性力。停滞点处液体减速引起的压力有利于干燥斑块的重新润湿。

(2)表面张力。界面表面张力倾向于增大干斑的尺寸。

(3)马朗戈尼效应。由表面温度梯度引起的表面张力变化产生的力。它倾向于将液体从层中最薄的位置输送出去，导致干斑形成。

(4)蒸汽惯性力。同时发生的蒸汽流在液体周围产生吸力，增加了干斑的尺寸。

(5)界面剪切应力。来自前缘的液体被蒸汽流夹带，使液膜变薄，对于向上的蒸汽流尤其如此。

卧管蒸发器布膜受到影响因素很多，其中如附图1(c)所示的片状流动模式能更好地避免在换热管上形成干斑。该片状模式是目前较为广泛采用的运行状态，但是在实际运行过程中，因为各种因素影响，其传热效率依然很难达到理想状态，如何更好的改善液膜的流动状态并最大限度的改善换热管的传热效率，是本领域迫切需要解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的现状，本发明的一个目的在于提供一种强化卧管蒸发器传热系数的方法。

本发明的另一个目的在于提供一种强化传热系数的卧管蒸发器。

本发明的另一个目的在于提供一种辅助布膜扰动环。

本发明的技术方案如下：

一种强化卧管蒸发器传热系数的方法，其特征在于所述卧管蒸发器的运行至少包括：汽液同向工艺，卧管蒸发器运行过程中，二次蒸汽与液膜同向运行，所述卧管蒸发器的运行还包括辅助布膜工艺，所述辅助布膜工艺为通过扰动环套置于换热管上，并沿换热管轴向做往复运动，使换热管表面持续处于湿润状态，以强化卧管蒸发器的传热系数。

作为一种优选的技术方案，所述卧管蒸发器的运行还包括软化预处理工艺，所述软化预处理工艺为对蒸发介质布膜前预先进行化学软化处理。

作为一种优选的技术方案，所述汽液同向工艺通过所述卧管蒸发器的换热管束两端管箱与卧管蒸发器筒体之间半封闭，形成在一端或两端管箱下部的蒸汽通道，迫使蒸发产生的二次蒸汽与换热管上的布膜液流同向流动并通过该蒸汽通道排出。

作为一种优选的技术方案，所述辅助布膜工艺包括一组分别套设在所述卧管蒸发器换热管上的扰动环，所述扰动环内腔中最小内径处大于所述换热管的外径，且各扰动环均固定设置于一个或一组固定板上，所述固定板固定连接一轮架，所述轮架驱动固定板及扰动环沿换热管轴向做往复运动，以干扰换热管表面的液膜因蒸发及结垢产生干斑。

一种卧管蒸发器，所述卧管蒸发器为应用如上所述强化卧管蒸发器传热系数的方法的卧管蒸发器。