盘式液体分布器在降膜式蒸发器中广泛应用的原因

文 / 刘殿宇 华禹乳品机械制造有限公司

降膜式蒸发器因其加热温度低，蒸发速率快，物料在设备中停留时间短，节能，在食品、乳品、化工、制药及玉米深加工中都有广泛的应用，如果蔬汁、牛奶、维C、胶原蛋白、玉米浸泡液、污水处理等的蒸发浓缩。降膜式蒸发器尤其适合热敏性物料的蒸发浓缩，因为物料在加热蒸发过程中有益元素能最大限度地得到保护而不被破坏，因此，越来越多的受到用户的关注。随着我国经济的快速发展，降膜式蒸发器应用领域正在不断扩大。液体分布器是降膜式蒸发器的重要组成部分，它的主要作用是将料液均匀的分配给每根降膜管，并保证每根降膜管中都有料液沿着管壁呈液膜状均匀向下流动。盘式液体分布器之所以被广泛采用是因为它具有如下优点：结构简单，布料均匀，不易结垢，清洗方便，不仅适合普通的料液，而且适合于粘度相对较大易产生结垢结焦的料液的布膜。本文仅以TNJM03-6000效降膜式蒸发器在麦芽糖生产中的应用为例进行阐述。

1 盘式液体分布器的结构特点及工作原理

盘式液体分布器主要由下分布器、上分布器及喷淋头组成。下分布器由盘体、分布孔、导汽管组成；上分布器由盘体、分布孔组成；喷淋头则是带有小孔的向外凸出的圆形孔板。盘式液体分离器的工作原理是：下分布器上布液孔正冲着蒸发器上管板管间中心，呈正三角排列（也可以是呈正六边形排列），下分布器上设有导流管，其排列与管板管孔排列相同，并与降膜管中心重合，其主要作用是导汽，防止二次蒸汽干扰，保证料液向下平稳流动，起到平衡作用。上分布器上小孔与下分布器小孔呈交错排列（为布料更均匀而设计）。喷淋头也是钻有小孔的凸形圆板，当料液进入分布器先经过喷淋头将料液分散成小雨滴向上分布器盘面上喷洒，上分布器通过分布孔再把料液分配给下分布器，下分布器则把料液均匀地分配到管板管间的表面上，管板表面的料液则均匀地分配到每根降膜管内表面，并形成液膜状，在料液自身的重力及二次蒸汽流的作用下向下流动，与管外加热介质实现热与质的交换。因此，分布器应用效果好坏直接会影响蒸发效果及产品品质。

2 盘式液体分布器设计过程及与传统分布器的比较

2.1 盘式分布器设计过程

降膜管比较常用的规格有3 种，即Φ38 mm×1.5 mm、Φ45 mm×1.5 mm、Φ50 mm×1.5 mm。在管板上的排布多为正三角形排列，分布器上小孔也多为正三角形排列，也可以是正六边形排列。不过，这种排列小孔多，孔的截面积小，布料均匀，但易挂垢。本例采用Φ50 mm×1.5 mm管，一效下分布器上小孔为正三角形排列，共194 个小孔，孔径为5.5 mm，分布器上小孔按下式进行计算：

式中：q为单个小孔流量（m3/s）；d为小孔直径（m）；μ为小孔流量系数，μ=0.61-0.63；g为重力加速度（m/s2）；h为盘上液位高度（m），本文h=（0.045-0.05）m。

2.2 盘式分布器与导流伞型分布器比较

以导流伞型分布器为例与盘式分布器进行比较。传统的导流伞型分布器是在每根降膜管中都装有端部为喇叭口形的导流管，喇叭口没入降膜管中，喇叭口与降膜管之间具有一定缝隙，液体由缝隙流入降膜管壁进行布膜，

按照等面积原则，本例如果采用导流伞型分布器，其环形缝隙为：按等面积原则计算，公式为：（0.00552π/4）×194=（0.0472-D2）π/4×138，（这里降膜管为138 根），经过计算喇叭口与降膜管之间缝隙为0.25 mm，这样小的间隙显然是不可行的，为了更好地布料，管板上还必须保持一定料位，即使间隙再放大，管板上也不可无料位，这样小的间隙降膜管局部或整个周边一旦被堵塞，料液在降膜管中就会产生偏流或断流，最终导致降膜管结垢结焦严重。这样的例子在过去的应用中是发生过的。因此，这种分布器仅适合于料液粘度很小，浓度很低，不结垢的料液，其应用范围受到限制。这就是为什么不采用这种分布器的原因。

3 盘式液体分布器设计及安装注意事项

分布器上小孔直径大小应根据进料量大小确定，应保证料液在分配盘上具有一定液位高度，盘上料液不足则不能均匀布料。下分布器上小孔必须正冲着上管板管间中心，不得发生偏斜。分布器制造成型后盘底不得发生变形，变形会影响均匀布料，喷淋头及盘上小孔不得有毛刺，盘上面孔要进行沉头划窝处理。制造完毕分布器内外表面抛光精度（Ra）不低于1.6。

分布器在出厂前要进行预装，然后按照上述要求进行详细检查。确定都符合设计要求后方可出厂。过去，也发生过由于分布器制造过程出现的问题而影响蒸发器正常使用的例子，有的是用户指出问题并给予解决，这是不应该的。