分布器上小孔的排布形式及其应用效果

华禹乳品机械制造有限公司 黑龙江安达 151400

分布器上小孔的排布形式及其应用效果

刘殿宇*
华禹乳品机械制造有限公司 黑龙江安达 151400

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。本文仅以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

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，都不同程度地影响蒸发效果。应该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生产奶粉中的应用为例加以阐述。

1 主要技术参数及工作原理

(1)物料介质：牛奶。

(2)生产能力：3500kg/h。

(3)进料质量分数：11.5%。

(4)三效出料质量分数：45%。

降膜式蒸发器的分布器目前应用效果比较好的是盘盘式分布器及板盘式分布器。盘盘式分布器见图1。

图1 降膜式蒸发器料液分布器

盘盘式分布器主要由布料板、上分配盘及下分配盘组成。布料板是块带孔的圆板，它主要作用是缓冲料液、预先分布料液。可以是平板，也可以做成向外凸起型的弧板，这样更有利于布料。

分布器工作原理[3]：当料液进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，把料液均匀的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。

2 盘盘式分布器小孔的分布

分布器(下)上小孔的排列有直线形及正三角形排列，见图2(大圆代表降膜管的位置)。

图2 降膜式蒸发器料液分布器上小孔在管板上的位置

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。小孔这样排布，它对相邻降膜管能够产生最有效的润湿，对其较远的降膜管也有一定料液分配。分布器上小孔按照这种排布形式，目前应用比较普遍，效果也较好。正三角形排列的实际在分布器上的排布见图3，它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。从图中可看出后种排列小孔数量要比前者多，小孔孔径要比前者小，一个小孔中的料液实际上是在向三个降膜管供料。实际应用中的直线形及正三角形排列的盘式分布器分别见图3和图4。

图3 小孔呈直线形排列的料液分布器

图4 小孔呈正三角形排列的料液分布器

分布器上小孔孔径按下式计算[1，2，3，4]：

(1)

式中，q为单个小孔流量，m3/s，这里q=0.0127 m3/s；d为小孔直径，m；μ为小孔流量系数，这里μ=0.63；n为小孔数量；g为重力加速度，m/s2，这里g =9.8 m/s2；h为盘上液位高度，m，这里h=0.045m。

如果按直线形排列计算小孔数量，进料量为为4701 kg/h，料液密度按1030 kg/m3，分布器上为88个。

将以上参数代入式(1)，计算小孔直径：

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，小孔孔径为5.6mm。

3 盘式分布器与伞板结合形分布器

还有一种分布器是盘式布器与伞板结合形分布器。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。只不过是通过分布器上小孔把料液直接流到伞板上，再由伞板分配料液给降膜管，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，然后再布料到降膜管的周边并形成膜，这就克服了由于伞板置于降膜管中容易堵塞的弊端，其优点是在每根降膜管周边以液面的形式(或称之为现状)向降膜管布料，这种布料均匀，克服了小孔点进料布膜的缺点，其结构见图5。

图5 盘式分布器与伞板结合形分布器

这种分布器加工制作时止口端部要有圆角过度，降膜管端部要有圆角过度，伞板段端部边缘要倒成圆角过度，不得有毛刺，以防结垢。这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。从图中可看出这种分布器，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6.54mm，很明显比前两种分布器上小孔孔径都要大，也就是说分布孔加大了，避免堵塞。

4 注意事项

上述介绍盘式分布器上小孔分布的三种形式及其应用效果。需要说明的是分布器器底制造成型后必须平整，应保证其平面度，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2/1000。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。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。降膜管与管板联接处要有圆角过度，采用第三种盘式分布器时端部止口也要有圆角过度。现场安装后应再次检查，确认分布器安装是否正确，检查小孔方位是否发生偏离。不管哪种形式的分布器一经出现错位就会影响布膜，也会影响蒸发，过去因为制造安装发生偏离最终影响蒸发影响生产的实例是出现过的[5]，因此，应严格按照设计要求进行制造安装并做检查。

5 结语

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。

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.2005.1.

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，2010.8.

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，2016.1.

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.

*刘殿宇：高级工程师。1982年毕业于东北农业大学农机专业。主要研究设计方向：乳品机械，轻化工机械。联系电话：13816382196，

E-mail：ldy620519@163.com。

2016-12-31)