分布器上小孔的排布形式及其應用效果

華禹乳品機械制造有限公司 黑龍江安達 151400

分布器上小孔的排布形式及其應用效果

劉殿宇*
華禹乳品機械制造有限公司 黑龍江安達 151400

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。本文僅以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

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，都不同程度地影響蒸發效果。應該如何排布才能使料液最有效地潤濕降膜管，僅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸發器一效分布器在生產奶粉中的應用為例加以闡述。

1 主要技術參數及工作原理

(1)物料介質：牛奶。

(2)生產能力：3500kg/h。

(3)進料質量分數：11.5%。

(4)三效出料質量分數：45%。

降膜式蒸發器的分布器目前應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、預先分布料液。可以是平板，也可以做成向外凸起型的弧板，這樣更有利于布料。

分布器工作原理[3]：當料液進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。

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生最有效的潤濕，對其較遠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，目前應用比較普遍，效果也較好。正三角形排列的實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量要比前者多，小孔孔徑要比前者小，一個小孔中的料液實際上是在向三個降膜管供料。實際應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算[1，2，3，4]：

(1)

式中，q為單個小孔流量，m3/s，這里q=0.0127 m3/s；d為小孔直徑，m；μ為小孔流量系數，這里μ=0.63；n為小孔數量；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算小孔數量，進料量為為4701 kg/h，料液密度按1030 kg/m3，分布器上為88個。

將以上參數代入式(1)，計算小孔直徑：

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，小孔孔徑為5.6mm。

3 盤式分布器與傘板結合形分布器

還有一種分布器是盤式布器與傘板結合形分布器。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。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，其優點是在每根降膜管周邊以液面的形式(或稱之為現狀)向降膜管布料，這種布料均勻，克服了小孔點進料布膜的缺點，其結構見圖5。

圖5 盤式分布器與傘板結合形分布器

這種分布器加工制作時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，以防結垢。這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。從圖中可看出這種分布器，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6.54mm，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

上述介紹盤式分布器上小孔分布的三種形式及其應用效果。需要說明的是分布器器底制造成型后必須平整，應保證其平面度，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2/1000。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。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。降膜管與管板聯接處要有圓角過度，采用第三種盤式分布器時端部止口也要有圓角過度。現場安裝后應再次檢查，確認分布器安裝是否正確，檢查小孔方位是否發生偏離。不管哪種形式的分布器一經出現錯位就會影響布膜，也會影響蒸發，過去因為制造安裝發生偏離最終影響蒸發影響生產的實例是出現過的[5]，因此，應嚴格按照設計要求進行制造安裝并做檢查。

5 結語

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。

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.2005.1.

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，2010.8.

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，2016.1.

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.

*劉殿宇：高級工程師。1982年畢業于東北農業大學農機專業。主要研究設計方向：乳品機械，輕化工機械。聯系電話：13816382196，

E-mail：ldy620519@163.com。

2016-12-31)