分布器上小孔的排布形式及其应用效果

文/刘殿宇

（华禹乳品机械制造有限公司）

分布器上小孔的排布形式及其应用效果

文/刘殿宇

（华禹乳品机械制造有限公司）

分布器是降膜式蒸发器的布料装置，分布器上小孔的分布决定着蒸发效果。仅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸发器在奶粉生产中的应用为例加以阐述。

降膜式蒸发器；分布器；小孔分布；影响

分布器是降膜式蒸发器的布料装置，分布器上小孔的分布决定着蒸发效果。分布器上小孔的大小及其排布的形式，决定着料液在降膜管中的分布情况，过去由于分布器制造及安装出现过不少问题，不同程度地影响了蒸发的效果。针对如何排布才能使料液最有效地润湿降膜管，仅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸发器一效分布器在奶粉生产中的应用为例加以阐述。

1 主要技术参数

1.1 介质

牛奶。

1.2 生产能力

3 500 kg/h。

1.3 进料质量分数

11.5 %。

1.4 三效出料质量分数

45.0 %。

2 盘式分布器的构造和工作原理

2.1 盘式分布器构造

降膜式蒸发器的料液分布器目前应用效果比较好的是盘式分布器（图1）及板盘式分布器。其中盘式分布器主要由布料板、上分配盘及下分配盘组成。布料板是一块带孔的圆板，主要作用是缓冲料液，预先分布料液。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

当料液进入分布器时先经过喷淋式的布料板将料液分散成小液滴，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，下分布器小孔正冲着降膜管管间，把料液均匀地分配到管板管间的表面上，管板表面的料液再分配到每根降膜管内表面，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动，并与管外加热介质实现热与质的交换（图1）。

图1 盘式分布器

3 分布器小孔分布形式及计算

3.1 盘式分布器小孔的分布

盘式分布器小孔的排列形式有直线型及正三角形两种。

3.1.1 直线型排列

如图2所示（大圆代表降膜管的位置）。其中图2a显示的是直线型排列，小孔正冲着降膜管管间，呈一字型排列，单从小孔排列看是等腰三角形。该小孔的排布形式，对相邻降膜管能够产生有效的润湿效果，也能对其较远的降膜管进行料液分配。分布器呈小孔直线型排列的盘式分布器，目前应用比较普遍，效果也较好。图3为实际应用中的直线型盘式分布器。

图2 盘式分布器上小孔在管板上的位置

3.1.2 正三角形排列

图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为圆心，在降膜管周边（管心距）呈正三角形排列。从图2b中可看出正三角形排列小孔数量比直线型多，一个小孔中的料液实际上是在向三个降膜管供料。图4为实际应用中的正三角形排列的盘式分布器。

3.1.3 盘式分布器小孔孔径的计算

分布器上小孔孔径按下式计算[1～4]：

式中：d-小孔直径，m；

q-单个小孔流量，m3/s，这里q=0.0127 m3/s；

μ-小孔流量系数，这里μ=0.63；

g-重力加速度，m/s2，这里g =9.8 m/s2；

h-盘上液位高度，m，这里h=0.045 m；

如果按直线型排列计算小孔数量，进料量为4 701 kg/h，料液密度按1 030 kg/m3计算，分布器上小孔数量为88 个。

计算得出直线型排列的小孔孔径d=5.6 mm。

如果按正三角形排列，分布器上小孔数量为98 个，按上述公式计算，小孔孔径则为5.3 mm。

综上所述，直线型排列小孔孔径比正三角形大。

3.2 盘式分布器与伞板结合型分布器

除了以上两种小孔排列形式的分布器外，还有一种盘式分布器与伞板结合型分布器。这种分布器在实际中还没有普遍应用，从结构原理上看也是盘式分布器的一种形式。但分布器上的小孔是把料液直接流到伞板上，再由伞板把料液分配给降膜管，与最早应用的伞板型料液分布器有所不同，其在降膜管上边缘即管板上加工出凸台止口，伞板也不在降膜管中，而是位于管板上方，料液从伞板上流下先流到台阶上，然后再流到布料和降膜管的周边并形成膜，克服了伞板置于降膜管中容易发生堵塞的弊端，优势在于每根降膜管周边以液面的形式（或称之为膜状）向降膜管布料。这种布料方式迅速均匀，克服了小孔点进料布膜的缺点，其结构如图5所示。

图3 小孔呈直线型排列的料液分布器

图4 小孔呈正三角形排列的料液分布器

图5 盘式分布器与伞板结合型分布器

这种分布器加工制作时止口端部需要有圆角过度，降膜管端部需要有圆角过度，伞板段端部边缘需要有倒成圆角过度，不得有毛刺，以防结垢。其吸收了完全盘式分布器的优点，使降膜管中都有料液分布，不会出现因为分配所造成的布料不均产生偏流的问题。从图5可看出，该分布器小孔的数量要少于前两种分布器上小孔的数量，即小孔的数量与降膜管的数量是相等的。小孔孔径按上述公式计算为6.54 mm，很明显比前两种分布器上小孔孔径都要大，由于分布孔加大了，料液就更不容易堵塞小孔。

4 注意事项

上述介绍了盘式分布器上小孔分布的三种形式，在实际应用过程中需要注意以下几点。

4.1 分布器器底制造成型后必须平整，应保证其平面度，其误差应符合QB/T 1163-2000降膜式蒸发器中有关规定，即器底平面度误差不得大于2/1 000。

4.2 器底上小孔不得有毛刺，以防结垢堵塞小孔，影响料液在降膜管中的正常分配及布膜。

4.3 降膜式蒸发器安装时，降膜管的中心线应与水平面垂直，管板尤其是上管板应与水平面平行，其误差应符合QB/T 1163-2000降膜式蒸发器中的有关规定。

4.4 降膜管与管板连接处要有圆角过度，采用第三种盘式分布器时端部止口也要有圆角过度。

4.5 现场安装后应再次检查并确认分布器安装是否正确，检查并确认小孔方位是否发生偏离。

4.6 不管哪种形式的分布器一经出现错位就会影响布膜和蒸发效果，过去就出现过因为制造安装发生偏离最终影响生产的实例[5]。因此，应严格按照设计要求进行制造安装并做检查。

5 小结

盘式分布器是目前应用效果比较好的分布器。分布器是降膜式蒸发器的重要部件，在制造过程中应保证其质量，严格检查符合设计要求后方可出厂。过去因为分布器设计问题及制造上出现的问题影响生产能力的现象比较多见。如分布器上小孔发生错位导致料液分布不均，不能有效布膜就会导致生产能力降低。设备在使用过程中应严格按照操作规程进行，定期进行检查，特别是清洗，要按照使用说明书中的有关规定按时进行清洗，长时间不清洗分布器容易结垢甚至堵塞小孔，从而影响正常生产。C

[1] 夏青，陈常贵主编. 化工原理（上）[M] . 天津：天津科学技术出版社，2005.

[2] 马晓迅，夏素兰，曾庆荣主编. 化工原理[M].北京：化学工业出版社，2010.

[3] 刘殿宇著. 降膜式蒸发器设计及应用[M]. 北京：化学工业出版社，2016.

[4] 刘殿宇，陈丽. 降膜式蒸发器液体分布器制造及安装几点注意事项[J]. 医药工程设计，2010（5）：1-2.

[5] 刘殿宇. 影响蒸发器使用的几个因素[J]. 发酵科技通讯，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

刘殿宇（1962-），男，高级工程师，主要研究设计方向为乳品机械、轻化工机械。

2016-12-31）