盤式液體分布器在降膜式蒸發器中廣泛應用的原因

文 / 劉殿宇 華禹乳品機械制造有限公司

降膜式蒸發器因其加熱溫度低，蒸發速率快，物料在設備中停留時間短，節能，在食品、乳品、化工、制藥及玉米深加工中都有廣泛的應用，如果蔬汁、牛奶、維C、膠原蛋白、玉米浸泡液、污水處理等的蒸發濃縮。降膜式蒸發器尤其適合熱敏性物料的蒸發濃縮，因為物料在加熱蒸發過程中有益元素能最大限度地得到保護而不被破壞，因此，越來越多的受到用戶的關注。隨著我國經濟的快速發展，降膜式蒸發器應用領域正在不斷擴大。液體分布器是降膜式蒸發器的重要組成部分，它的主要作用是將料液均勻的分配給每根降膜管，并保證每根降膜管中都有料液沿著管壁呈液膜狀均勻向下流動。盤式液體分布器之所以被廣泛采用是因為它具有如下優點：結構簡單，布料均勻，不易結垢，清洗方便，不僅適合普通的料液，而且適合于粘度相對較大易產生結垢結焦的料液的布膜。本文僅以TNJM03-6000效降膜式蒸發器在麥芽糖生產中的應用為例進行闡述。

1 盤式液體分布器的結構特點及工作原理

盤式液體分布器主要由下分布器、上分布器及噴淋頭組成。下分布器由盤體、分布孔、導汽管組成；上分布器由盤體、分布孔組成；噴淋頭則是帶有小孔的向外凸出的圓形孔板。盤式液體分離器的工作原理是：下分布器上布液孔正沖著蒸發器上管板管間中心，呈正三角排列（也可以是呈正六邊形排列），下分布器上設有導流管，其排列與管板管孔排列相同，并與降膜管中心重合，其主要作用是導汽，防止二次蒸汽干擾，保證料液向下平穩流動，起到平衡作用。上分布器上小孔與下分布器小孔呈交錯排列（為布料更均勻而設計）。噴淋頭也是鉆有小孔的凸形圓板，當料液進入分布器先經過噴淋頭將料液分散成小雨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，下分布器則把料液均勻地分配到管板管間的表面上，管板表面的料液則均勻地分配到每根降膜管內表面，并形成液膜狀，在料液自身的重力及二次蒸汽流的作用下向下流動，與管外加熱介質實現熱與質的交換。因此，分布器應用效果好壞直接會影響蒸發效果及產品品質。

2 盤式液體分布器設計過程及與傳統分布器的比較

2.1 盤式分布器設計過程

降膜管比較常用的規格有3 種，即Φ38 mm×1.5 mm、Φ45 mm×1.5 mm、Φ50 mm×1.5 mm。在管板上的排布多為正三角形排列，分布器上小孔也多為正三角形排列，也可以是正六邊形排列。不過，這種排列小孔多，孔的截面積小，布料均勻，但易掛垢。本例采用Φ50 mm×1.5 mm管，一效下分布器上小孔為正三角形排列，共194 個小孔，孔徑為5.5 mm，分布器上小孔按下式進行計算：

式中：q為單個小孔流量（m3/s）；d為小孔直徑（m）；μ為小孔流量系數，μ=0.61-0.63；g為重力加速度（m/s2）；h為盤上液位高度（m），本文h=（0.045-0.05）m。

2.2 盤式分布器與導流傘型分布器比較

以導流傘型分布器為例與盤式分布器進行比較。傳統的導流傘型分布器是在每根降膜管中都裝有端部為喇叭口形的導流管，喇叭口沒入降膜管中，喇叭口與降膜管之間具有一定縫隙，液體由縫隙流入降膜管壁進行布膜，

按照等面積原則，本例如果采用導流傘型分布器，其環形縫隙為：按等面積原則計算，公式為：（0.00552π/4）×194=（0.0472-D2）π/4×138，（這里降膜管為138 根），經過計算喇叭口與降膜管之間縫隙為0.25 mm，這樣小的間隙顯然是不可行的，為了更好地布料，管板上還必須保持一定料位，即使間隙再放大，管板上也不可無料位，這樣小的間隙降膜管局部或整個周邊一旦被堵塞，料液在降膜管中就會產生偏流或斷流，最終導致降膜管結垢結焦嚴重。這樣的例子在過去的應用中是發生過的。因此，這種分布器僅適合于料液粘度很小，濃度很低，不結垢的料液，其應用范圍受到限制。這就是為什么不采用這種分布器的原因。

3 盤式液體分布器設計及安裝注意事項

分布器上小孔直徑大小應根據進料量大小確定，應保證料液在分配盤上具有一定液位高度，盤上料液不足則不能均勻布料。下分布器上小孔必須正沖著上管板管間中心，不得發生偏斜。分布器制造成型后盤底不得發生變形，變形會影響均勻布料，噴淋頭及盤上小孔不得有毛刺，盤上面孔要進行沉頭劃窩處理。制造完畢分布器內外表面拋光精度（Ra）不低于1.6。

分布器在出廠前要進行預裝，然后按照上述要求進行詳細檢查。確定都符合設計要求后方可出廠。過去，也發生過由于分布器制造過程出現的問題而影響蒸發器正常使用的例子，有的是用戶指出問題并給予解決，這是不應該的。