分布器上小孔的排布形式及其應用效果

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

分布器上小孔的排布形式及其應用效果

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

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

降膜式蒸發器；分布器；小孔分布；影響

分布器是降膜式蒸發器的布料裝置，分布器上小孔的分布決定著蒸發效果。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過不少問題，不同程度地影響了蒸發的效果。針對如何排布才能使料液最有效地潤濕降膜管，僅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸發器一效分布器在奶粉生產中的應用為例加以闡述。

1 主要技術參數

1.1 介質

牛奶。

1.2 生產能力

3 500 kg/h。

1.3 進料質量分數

11.5 %。

1.4 三效出料質量分數

45.0 %。

2 盤式分布器的構造和工作原理

2.1 盤式分布器構造

降膜式蒸發器的料液分布器目前應用效果比較好的是盤式分布器（圖1）及板盤式分布器。其中盤式分布器主要由布料板、上分配盤及下分配盤組成。布料板是一塊帶孔的圓板，主要作用是緩沖料液，預先分布料液。布料板可以是平板，也可以是向外凸起型的弧板，可更有利于布料。

2.2 工作原理

當料液進入分布器時先經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，把料液均勻地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，并與管外加熱介質實現熱與質的交換（圖1）。

圖1 盤式分布器

3 分布器小孔分布形式及計算

3.1 盤式分布器小孔的分布

盤式分布器小孔的排列形式有直線型及正三角形兩種。

3.1.1 直線型排列

如圖2所示（大圓代表降膜管的位置）。其中圖2a顯示的是直線型排列，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。該小孔的排布形式，對相鄰降膜管能夠產生有效的潤濕效果，也能對其較遠的降膜管進行料液分配。分布器呈小孔直線型排列的盤式分布器，目前應用比較普遍，效果也較好。圖3為實際應用中的直線型盤式分布器。

圖2 盤式分布器上小孔在管板上的位置

3.1.2 正三角形排列

圖2b所示分布器的小孔呈正三角形排列，小孔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2b中可看出正三角形排列小孔數量比直線型多，一個小孔中的料液實際上是在向三個降膜管供料。圖4為實際應用中的正三角形排列的盤式分布器。

3.1.3 盤式分布器小孔孔徑的計算

分布器上小孔孔徑按下式計算[1～4]：

式中：d-小孔直徑，m；

q-單個小孔流量，m3/s，這里q=0.0127 m3/s；

μ-小孔流量系數，這里μ=0.63；

g-重力加速度，m/s2，這里g =9.8 m/s2；

h-盤上液位高度，m，這里h=0.045 m；

如果按直線型排列計算小孔數量，進料量為4 701 kg/h，料液密度按1 030 kg/m3計算，分布器上小孔數量為88 個。

計算得出直線型排列的小孔孔徑d=5.6 mm。

如果按正三角形排列，分布器上小孔數量為98 個，按上述公式計算，小孔孔徑則為5.3 mm。

綜上所述，直線型排列小孔孔徑比正三角形大。

3.2 盤式分布器與傘板結合型分布器

除了以上兩種小孔排列形式的分布器外，還有一種盤式分布器與傘板結合型分布器。這種分布器在實際中還沒有普遍應用，從結構原理上看也是盤式分布器的一種形式。但分布器上的小孔是把料液直接流到傘板上，再由傘板把料液分配給降膜管，與最早應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，然后再流到布料和降膜管的周邊并形成膜，克服了傘板置于降膜管中容易發生堵塞的弊端，優勢在于每根降膜管周邊以液面的形式（或稱之為膜狀）向降膜管布料。這種布料方式迅速均勻，克服了小孔點進料布膜的缺點，其結構如圖5所示。

圖3 小孔呈直線型排列的料液分布器

圖4 小孔呈正三角形排列的料液分布器

圖5 盤式分布器與傘板結合型分布器

這種分布器加工制作時止口端部需要有圓角過度，降膜管端部需要有圓角過度，傘板段端部邊緣需要有倒成圓角過度，不得有毛刺，以防結垢。其吸收了完全盤式分布器的優點，使降膜管中都有料液分布，不會出現因為分配所造成的布料不均產生偏流的問題。從圖5可看出，該分布器小孔的數量要少于前兩種分布器上小孔的數量，即小孔的數量與降膜管的數量是相等的。小孔孔徑按上述公式計算為6.54 mm，很明顯比前兩種分布器上小孔孔徑都要大，由于分布孔加大了，料液就更不容易堵塞小孔。

4 注意事項

上述介紹了盤式分布器上小孔分布的三種形式，在實際應用過程中需要注意以下幾點。

4.1 分布器器底制造成型后必須平整，應保證其平面度，其誤差應符合QB/T 1163-2000降膜式蒸發器中有關規定，即器底平面度誤差不得大于2/1 000。

4.2 器底上小孔不得有毛刺，以防結垢堵塞小孔，影響料液在降膜管中的正常分配及布膜。

4.3 降膜式蒸發器安裝時，降膜管的中心線應與水平面垂直，管板尤其是上管板應與水平面平行，其誤差應符合QB/T 1163-2000降膜式蒸發器中的有關規定。

4.4 降膜管與管板連接處要有圓角過度，采用第三種盤式分布器時端部止口也要有圓角過度。

4.5 現場安裝后應再次檢查并確認分布器安裝是否正確，檢查并確認小孔方位是否發生偏離。

4.6 不管哪種形式的分布器一經出現錯位就會影響布膜和蒸發效果，過去就出現過因為制造安裝發生偏離最終影響生產的實例[5]。因此，應嚴格按照設計要求進行制造安裝并做檢查。

5 小結

盤式分布器是目前應用效果比較好的分布器。分布器是降膜式蒸發器的重要部件，在制造過程中應保證其質量，嚴格檢查符合設計要求后方可出廠。過去因為分布器設計問題及制造上出現的問題影響生產能力的現象比較多見。如分布器上小孔發生錯位導致料液分布不均，不能有效布膜就會導致生產能力降低。設備在使用過程中應嚴格按照操作規程進行，定期進行檢查，特別是清洗，要按照使用說明書中的有關規定按時進行清洗，長時間不清洗分布器容易結垢甚至堵塞小孔，從而影響正常生產。C

[1] 夏青，陳常貴主編. 化工原理（上）[M] . 天津：天津科學技術出版社，2005.

[2] 馬曉迅，夏素蘭，曾慶榮主編. 化工原理[M].北京：化學工業出版社，2010.

[3] 劉殿宇著. 降膜式蒸發器設計及應用[M]. 北京：化學工業出版社，2016.

[4] 劉殿宇，陳麗. 降膜式蒸發器液體分布器制造及安裝幾點注意事項[J]. 醫藥工程設計，2010（5）：1-2.

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

Distributor Holes Arranged on the Form and the Effect of its Application

LIU Dian-yu
（I-Mate Dairy Machinery Manufacturing Co.，Ltd.）

The distributor is a cloth device of falling film evaporator，the distribution of the holes of distributor decides the effect of evaporation. The application of RNJM03-3500 type three-way falling film evaporator in the production of milk powder was introduced.

falling film evaporator；distributor；pore distribution；influence

劉殿宇（1962-），男，高級工程師，主要研究設計方向為乳品機械、輕化工機械。

2016-12-31）