分布器上小孔的排布形式及其應(yīng)用效果

華禹乳品機(jī)械制造有限公司 黑龍江安達(dá) 151400

分布器上小孔的排布形式及其應(yīng)用效果

劉殿宇*
華禹乳品機(jī)械制造有限公司 黑龍江安達(dá) 151400

分布器是降膜式蒸發(fā)器的布料裝置，分布器上小孔的分布決定著蒸發(fā)效果。本文僅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸發(fā)器在奶粉生產(chǎn)中的應(yīng)用為例加以闡述。

降膜式蒸發(fā)器 分布器 小孔分布

分布器是降膜式蒸發(fā)器的布料裝置，分布器上小孔的分布決定著蒸發(fā)效果。分布器上小孔的大小及其排布的形式，決定著料液在降膜管中的分布情況，過去由于分布器制造及安裝出現(xiàn)過不少問題，都不同程度地影響蒸發(fā)效果。應(yīng)該如何排布才能使料液最有效地潤濕降膜管，僅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸發(fā)器一效分布器在生產(chǎn)奶粉中的應(yīng)用為例加以闡述。

1 主要技術(shù)參數(shù)及工作原理

(1)物料介質(zhì)：牛奶。

(2)生產(chǎn)能力：3500kg/h。

(3)進(jìn)料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：11.5%。

(4)三效出料質(zhì)量分?jǐn)?shù)：45%。

降膜式蒸發(fā)器的分布器目前應(yīng)用效果比較好的是盤盤式分布器及板盤式分布器。盤盤式分布器見圖1。

圖1 降膜式蒸發(fā)器料液分布器

盤盤式分布器主要由布料板、上分配盤及下分配盤組成。布料板是塊帶孔的圓板，它主要作用是緩沖料液、預(yù)先分布料液?？梢允瞧桨澹部梢宰龀上蛲馔蛊鹦偷幕“?，這樣更有利于布料。

分布器工作原理[3]：當(dāng)料液進(jìn)分布器時(shí)先經(jīng)過噴淋式的布料板將料液分散成小液滴向上分布器盤面上噴灑，上分布器通過分布孔再把料液分配給下分布器，下分布器小孔正沖著降膜管管間，把料液均勻的分配到管板管間的表面上，管板表面的料液再分配到每根降膜管內(nèi)表面，并形成液膜，在料液自身重力及二次蒸汽流的作用下向下流動(dòng)，并與管外加熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱與質(zhì)的交換。

2 盤盤式分布器小孔的分布

分布器(下)上小孔的排列有直線形及正三角形排列，見圖2(大圓代表降膜管的位置)。

圖2 降膜式蒸發(fā)器料液分布器上小孔在管板上的位置

直線型排列小孔正沖著降膜管管間，呈一字型排列，單從小孔排列看是等腰三角形。小孔這樣排布，它對相鄰降膜管能夠產(chǎn)生最有效的潤濕，對其較遠(yuǎn)的降膜管也有一定料液分配。分布器上小孔按照這種排布形式，目前應(yīng)用比較普遍，效果也較好。正三角形排列的實(shí)際在分布器上的排布見圖3，它在分布器上的排列是以降膜管中心為圓心，在降膜管周邊(管心距)呈正三角形排列。從圖中可看出后種排列小孔數(shù)量要比前者多，小孔孔徑要比前者小，一個(gè)小孔中的料液實(shí)際上是在向三個(gè)降膜管供料。實(shí)際應(yīng)用中的直線形及正三角形排列的盤式分布器分別見圖3和圖4。

圖3 小孔呈直線形排列的料液分布器

圖4 小孔呈正三角形排列的料液分布器

分布器上小孔孔徑按下式計(jì)算[1，2，3，4]：

(1)

式中，q為單個(gè)小孔流量，m3/s，這里q=0.0127 m3/s；d為小孔直徑，m；μ為小孔流量系數(shù)，這里μ=0.63；n為小孔數(shù)量；g為重力加速度，m/s2，這里g =9.8 m/s2；h為盤上液位高度，m，這里h=0.045m。

如果按直線形排列計(jì)算小孔數(shù)量，進(jìn)料量為為4701 kg/h，料液密度按1030 kg/m3，分布器上為88個(gè)。

將以上參數(shù)代入式(1)，計(jì)算小孔直徑：

如果按正三角形排列，分布器上小孔數(shù)量為98個(gè)，按上述公式計(jì)算，小孔孔徑為5.6mm。

3 盤式分布器與傘板結(jié)合形分布器

還有一種分布器是盤式布器與傘板結(jié)合形分布器。這種分布器在實(shí)際中還沒有普遍應(yīng)用，從結(jié)構(gòu)原理上看也是盤式分布器的一種形式。只不過是通過分布器上小孔把料液直接流到傘板上，再由傘板分配料液給降膜管，與最早應(yīng)用的傘板型料液分布器有所不同，其在降膜管上邊緣即管板上加工出凸臺止口，傘板也不在降膜管中，而是位于管板上方，料液從傘板上流下先流到臺階上，然后再布料到降膜管的周邊并形成膜，這就克服了由于傘板置于降膜管中容易堵塞的弊端，其優(yōu)點(diǎn)是在每根降膜管周邊以液面的形式(或稱之為現(xiàn)狀)向降膜管布料，這種布料均勻，克服了小孔點(diǎn)進(jìn)料布膜的缺點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)見圖5。

圖5 盤式分布器與傘板結(jié)合形分布器

這種分布器加工制作時(shí)止口端部要有圓角過度，降膜管端部要有圓角過度，傘板段端部邊緣要倒成圓角過度，不得有毛刺，以防結(jié)垢。這吸收了完全盤式分布器的優(yōu)點(diǎn)，使降膜管中都有料液分布，不會出現(xiàn)因?yàn)榉峙渌斐傻牟剂喜痪a(chǎn)生偏流的問題。從圖中可看出這種分布器，小孔的數(shù)量要少于前兩種分布器上小孔的數(shù)量，即小孔的數(shù)量與降膜管的數(shù)量是相等的。小孔孔徑按上述公式計(jì)算為6.54mm，很明顯比前兩種分布器上小孔孔徑都要大，也就是說分布孔加大了，避免堵塞。

4 注意事項(xiàng)

上述介紹盤式分布器上小孔分布的三種形式及其應(yīng)用效果。需要說明的是分布器器底制造成型后必須平整，應(yīng)保證其平面度，誤差應(yīng)符合QB/T 1163-2000降膜式蒸發(fā)器中有關(guān)規(guī)定，即器底平面度誤差不得大于2/1000。器底上小孔不得有毛刺，以防結(jié)垢堵塞小孔，影響料液在降膜管中的正常分配及布膜。降膜式蒸發(fā)器安裝時(shí)降膜管的中心線應(yīng)與水平面垂直，管板尤其是上管板應(yīng)與水平面平行，其誤差應(yīng)符合QB/T 1163-2000降膜式蒸發(fā)器中的有關(guān)規(guī)定。降膜管與管板聯(lián)接處要有圓角過度，采用第三種盤式分布器時(shí)端部止口也要有圓角過度?，F(xiàn)場安裝后應(yīng)再次檢查，確認(rèn)分布器安裝是否正確，檢查小孔方位是否發(fā)生偏離。不管哪種形式的分布器一經(jīng)出現(xiàn)錯(cuò)位就會影響布膜，也會影響蒸發(fā)，過去因?yàn)橹圃彀惭b發(fā)生偏離最終影響蒸發(fā)影響生產(chǎn)的實(shí)例是出現(xiàn)過的[5]，因此，應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行制造安裝并做檢查。

5 結(jié)語

盤式分布器是目前應(yīng)用效果比較好的分布器。分布器是降膜式蒸發(fā)器的重要部件，在制造過程中應(yīng)保證其質(zhì)量，嚴(yán)格檢查符合設(shè)計(jì)要求后方可出廠。過去因?yàn)榉植计髟O(shè)計(jì)問題及制造上出的問題影響生產(chǎn)能力的現(xiàn)象比較多見。如分布器上小孔發(fā)生錯(cuò)位導(dǎo)致料液分布不均，不能有效布膜就會導(dǎo)致生產(chǎn)能力降低。設(shè)備在使用過程中應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行，定期進(jìn)行檢查，特別是清洗要按照使用說明書中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行清洗，長時(shí)間不清洗分布器容易結(jié)垢甚至堵塞小孔，從而影響正常生產(chǎn)。

1 夏 青,陳常貴主編.化工原理.上[M].天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社.2005.1.

2 馬曉迅，夏素蘭.曾慶榮主編.化工原理[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2010.8.

3 劉殿宇著.降膜式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2016.1.

4 劉殿宇，陳 麗.降膜式蒸發(fā)器液體分布器制造及安裝幾點(diǎn)注意事項(xiàng)[J].醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)，2010,(5):1-2.

5 劉殿宇.影響蒸發(fā)器使用的幾個(gè)因素[J].發(fā)酵科技通訊，2008,37(4)：46-47.

*劉殿宇：高級工程師。1982年畢業(yè)于東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)機(jī)專業(yè)。主要研究設(shè)計(jì)方向：乳品機(jī)械，輕化工機(jī)械。聯(lián)系電話：13816382196，

E-mail：ldy620519@163.com。

2016-12-31)