文 / 劉殿宇 華禹乳品機(jī)械制造有限公司

降膜式蒸發(fā)器因其加熱溫度低，蒸發(fā)速率快，物料在設(shè)備中停留時(shí)間短，節(jié)能，在食品、乳品、化工、制藥及玉米深加工中都有廣泛的應(yīng)用，如果蔬汁、牛奶、維C、膠原蛋白、玉米浸泡液、污水處理等的蒸發(fā)濃縮。降膜式蒸發(fā)器尤其適合熱敏性物料的蒸發(fā)濃縮，因?yàn)槲锪显诩訜嵴舭l(fā)過程中有益元素能最大限度地得到保護(hù)而不被破壞，因此，越來越多的受到用戶的關(guān)注。隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，降膜式蒸發(fā)器應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。液體分布器是降膜式蒸發(fā)器的重要組成部分，它的主要作用是將料液均勻的分配給每根降膜管，并保證每根降膜管中都有料液沿著管壁呈液膜狀均勻向下流動(dòng)。盤式液體分布器之所以被廣泛采用是因?yàn)樗哂腥缦聝?yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，布料均勻，不易結(jié)垢，清洗方便，不僅適合普通的料液，而且適合于粘度相對較大易產(chǎn)生結(jié)垢結(jié)焦的料液的布膜。本文僅以TNJM03-6000效降膜式蒸發(fā)器在麥芽糖生產(chǎn)中的應(yīng)用為例進(jìn)行闡述。

1 盤式液體分布器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

盤式液體分布器主要由下分布器、上分布器及噴淋頭組成。下分布器由盤體、分布孔、導(dǎo)汽管組成；上分布器由盤體、分布孔組成；噴淋頭則是帶有小孔的向外凸出的圓形孔板。盤式液體分離器的工作原理是：下分布器上布液孔正沖著蒸發(fā)器上管板管間中心，呈正三角排列（也可以是呈正六邊形排列），下分布器上設(shè)有導(dǎo)流管，其排列與管板管孔排列相同，并與降膜管中心重合，其主要作用是導(dǎo)汽，防止二次蒸汽干擾，保證料液向下平穩(wěn)流動(dòng)，起到平衡作用。上分布器上小孔與下分布器小孔呈交錯(cuò)排列（為布料更均勻而設(shè)計(jì)）。噴淋頭也是鉆有小孔的凸形圓板，當(dāng)料液進(jìn)入分布器先經(jīng)過噴淋頭將料液分散成小雨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，下分布器則把料液均勻地分配到管板管間的表面上，管板表面的料液則均勻地分配到每根降膜管內(nèi)表面，并形成液膜狀，在料液自身的重力及二次蒸汽流的作用下向下流動(dòng)，與管外加熱介質(zhì)實(shí)現(xiàn)熱與質(zhì)的交換。因此，分布器應(yīng)用效果好壞直接會(huì)影響蒸發(fā)效果及產(chǎn)品品質(zhì)。

2 盤式液體分布器設(shè)計(jì)過程及與傳統(tǒng)分布器的比較

2.1 盤式分布器設(shè)計(jì)過程

降膜管比較常用的規(guī)格有3 種，即Φ38 mm×1.5 mm、Φ45 mm×1.5 mm、Φ50 mm×1.5 mm。在管板上的排布多為正三角形排列，分布器上小孔也多為正三角形排列，也可以是正六邊形排列。不過，這種排列小孔多，孔的截面積小，布料均勻，但易掛垢。本例采用Φ50 mm×1.5 mm管，一效下分布器上小孔為正三角形排列，共194 個(gè)小孔，孔徑為5.5 mm，分布器上小孔按下式進(jìn)行計(jì)算：

式中：q為單個(gè)小孔流量（m3/s）；d為小孔直徑（m）；μ為小孔流量系數(shù)，μ=0.61-0.63；g為重力加速度（m/s2）；h為盤上液位高度（m），本文h=（0.045-0.05）m。

2.2 盤式分布器與導(dǎo)流傘型分布器比較

以導(dǎo)流傘型分布器為例與盤式分布器進(jìn)行比較。傳統(tǒng)的導(dǎo)流傘型分布器是在每根降膜管中都裝有端部為喇叭口形的導(dǎo)流管，喇叭口沒入降膜管中，喇叭口與降膜管之間具有一定縫隙，液體由縫隙流入降膜管壁進(jìn)行布膜，

按照等面積原則，本例如果采用導(dǎo)流傘型分布器，其環(huán)形縫隙為：按等面積原則計(jì)算，公式為：（0.00552π/4）×194=（0.0472-D2）π/4×138，（這里降膜管為138 根），經(jīng)過計(jì)算喇叭口與降膜管之間縫隙為0.25 mm，這樣小的間隙顯然是不可行的，為了更好地布料，管板上還必須保持一定料位，即使間隙再放大，管板上也不可無料位，這樣小的間隙降膜管局部或整個(gè)周邊一旦被堵塞，料液在降膜管中就會(huì)產(chǎn)生偏流或斷流，最終導(dǎo)致降膜管結(jié)垢結(jié)焦嚴(yán)重。這樣的例子在過去的應(yīng)用中是發(fā)生過的。因此，這種分布器僅適合于料液粘度很小，濃度很低，不結(jié)垢的料液，其應(yīng)用范圍受到限制。這就是為什么不采用這種分布器的原因。

3 盤式液體分布器設(shè)計(jì)及安裝注意事項(xiàng)

分布器上小孔直徑大小應(yīng)根據(jù)進(jìn)料量大小確定，應(yīng)保證料液在分配盤上具有一定液位高度，盤上料液不足則不能均勻布料。下分布器上小孔必須正沖著上管板管間中心，不得發(fā)生偏斜。分布器制造成型后盤底不得發(fā)生變形，變形會(huì)影響均勻布料，噴淋頭及盤上小孔不得有毛刺，盤上面孔要進(jìn)行沉頭劃窩處理。制造完畢分布器內(nèi)外表面拋光精度（Ra）不低于1.6。

分布器在出廠前要進(jìn)行預(yù)裝，然后按照上述要求進(jìn)行詳細(xì)檢查。確定都符合設(shè)計(jì)要求后方可出廠。過去，也發(fā)生過由于分布器制造過程出現(xiàn)的問題而影響蒸發(fā)器正常使用的例子，有的是用戶指出問題并給予解決，這是不應(yīng)該的。