分布器上小孔的排布形式及其應用效果

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

分布器上小孔的排布形式及其應用效果

文/劉殿宇

（華禹乳品機械制造有限公司）

分布器是降膜式蒸發(fā)器的布料裝置，分布器上小孔的分布決定著蒸發(fā)效果。僅以RNJM03-3500型三效降膜式蒸發(fā)器在奶粉生產(chǎn)中的應用為例加以闡述。

降膜式蒸發(fā)器；分布器；小孔分布；影響

分布器是降膜式蒸發(fā)器的布料裝置，分布器上小孔的分布決定著蒸發(fā)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(xiàn)過不少問題，不同程度地影響了蒸發(fā)的效果。針對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(fā)器一效分布器在奶粉生產(chǎn)中的應用為例加以闡述。

1 主要技術參數(shù)

1.1 介質

牛奶。

1.2 生產(chǎn)能力

3 500 kg/h。

1.3 進料質量分數(shù)

11.5 %。

1.4 三效出料質量分數(shù)

45.0 %。

2 盤式分布器的構造和工作原理

2.1 盤式分布器構造

降膜式蒸發(fā)器的料液分布器目前應用效果比較好的是盤式分布器（圖1）及板盤式分布器。其中盤式分布器主要由布料板、上分配盤及下分配盤組成。布料板是一塊帶孔的圓板，主要作用是緩沖料液，預先分布料液。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

當料液進入分布器時先經(jīng)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，把料液均勻地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(xiàn)熱與質的交換（圖1）。

圖1 盤式分布器

3 分布器小孔分布形式及計算

3.1 盤式分布器小孔的分布

盤式分布器小孔的排列形式有直線型及正三角形兩種。

3.1.1 直線型排列

如圖2所示（大圓代表降膜管的位置）。其中圖2a顯示的是直線型排列，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。該小孔的排布形式，對相鄰降膜管能夠產(chǎn)生有效的潤濕效果，也能對其較遠的降膜管進行料液分配。分布器呈小孔直線型排列的盤式分布器，目前應用比較普遍，效果也較好。圖3為實際應用中的直線型盤式分布器。

圖2 盤式分布器上小孔在管板上的位置

3.1.2 正三角形排列

圖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為圓心，在降膜管周邊（管心距）呈正三角形排列。從圖2b中可看出正三角形排列小孔數(shù)量比直線型多，一個小孔中的料液實際上是在向三個降膜管供料。圖4為實際應用中的正三角形排列的盤式分布器。

3.1.3 盤式分布器小孔孔徑的計算

分布器上小孔孔徑按下式計算[1～4]：

式中：d-小孔直徑，m；

q-單個小孔流量，m3/s，這里q=0.0127 m3/s；

μ-小孔流量系數(shù)，這里μ=0.63；

g-重力加速度，m/s2，這里g =9.8 m/s2；

h-盤上液位高度，m，這里h=0.045 m；

如果按直線型排列計算小孔數(shù)量，進料量為4 701 kg/h，料液密度按1 030 kg/m3計算，分布器上小孔數(shù)量為88 個。

計算得出直線型排列的小孔孔徑d=5.6 mm。

如果按正三角形排列，分布器上小孔數(shù)量為98 個，按上述公式計算，小孔孔徑則為5.3 mm。

綜上所述，直線型排列小孔孔徑比正三角形大。

3.2 盤式分布器與傘板結合型分布器

除了以上兩種小孔排列形式的分布器外，還有一種盤式分布器與傘板結合型分布器。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。但分布器上的小孔是把料液直接流到傘板上，再由傘板把料液分配給降膜管，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，然后再流到布料和降膜管的周邊并形成膜，克服了傘板置于降膜管中容易發(fā)生堵塞的弊端，優(yōu)勢在于每根降膜管周邊以液面的形式（或稱之為膜狀）向降膜管布料。這種布料方式迅速均勻，克服了小孔點進料布膜的缺點，其結構如圖5所示。

圖3 小孔呈直線型排列的料液分布器

圖4 小孔呈正三角形排列的料液分布器

圖5 盤式分布器與傘板結合型分布器

這種分布器加工制作時止口端部需要有圓角過度，降膜管端部需要有圓角過度，傘板段端部邊緣需要有倒成圓角過度，不得有毛刺，以防結垢。其吸收了完全盤式分布器的優(yōu)點，使降膜管中都有料液分布，不會出現(xiàn)因為分配所造成的布料不均產(chǎn)生偏流的問題。從圖5可看出，該分布器小孔的數(shù)量要少于前兩種分布器上小孔的數(shù)量，即小孔的數(shù)量與降膜管的數(shù)量是相等的。小孔孔徑按上述公式計算為6.54 mm，很明顯比前兩種分布器上小孔孔徑都要大，由于分布孔加大了，料液就更不容易堵塞小孔。

4 注意事項

上述介紹了盤式分布器上小孔分布的三種形式，在實際應用過程中需要注意以下幾點。

4.1 分布器器底制造成型后必須平整，應保證其平面度，其誤差應符合QB/T 1163-2000降膜式蒸發(fā)器中有關規(guī)定，即器底平面度誤差不得大于2/1 000。

4.2 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。

4.3 降膜式蒸發(fā)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(fā)器中的有關規(guī)定。

4.4 降膜管與管板連接處要有圓角過度，采用第三種盤式分布器時端部止口也要有圓角過度。

4.5 現(xiàn)場安裝后應再次檢查并確認分布器安裝是否正確，檢查并確認小孔方位是否發(fā)生偏離。

4.6 不管哪種形式的分布器一經(jīng)出現(xiàn)錯位就會影響布膜和蒸發(fā)效果，過去就出現(xiàn)過因為制造安裝發(fā)生偏離最終影響生產(chǎn)的實例[5]。因此，應嚴格按照設計要求進行制造安裝并做檢查。

5 小結

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(fā)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現(xiàn)的問題影響生產(chǎn)能力的現(xiàn)象比較多見。如分布器上小孔發(fā)生錯位導致料液分布不均，不能有效布膜就會導致生產(chǎn)能力降低。設備在使用過程中應嚴格按照操作規(guī)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(guī)定按時進行清洗，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(chǎn)。C

[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.

[2] 馬曉迅，夏素蘭，曾慶榮主編. 化工原理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010.

[3] 劉殿宇著. 降膜式蒸發(fā)器設計及應用[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2016.

[4] 劉殿宇，陳麗. 降膜式蒸發(fā)器液體分布器制造及安裝幾點注意事項[J]. 醫(yī)藥工程設計，2010（5）：1-2.

[5] 劉殿宇. 影響蒸發(fā)器使用的幾個因素[J]. 發(fā)酵科技通訊，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

劉殿宇（1962-），男，高級工程師，主要研究設計方向為乳品機械、輕化工機械。

2016-12-31）