專(zhuān)利名稱(chēng)：膜組件和膜蒸餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型關(guān)于涉及膜蒸餾技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種膜組件和膜蒸餾裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)中西部的內(nèi)蒙、甘肅、寧夏等地區(qū)太陽(yáng)能資源十分豐富。但是這些地區(qū)水資源 比較缺乏，飲用的地表水多為高礦高氟苦咸水，而且偏遠(yuǎn)地區(qū)常規(guī)能源比較缺乏，因此，可 以充分利用太陽(yáng)能資源采用膜蒸餾技術(shù)凈化苦咸水，特別是對(duì)于一些交通、電力都不發(fā)達(dá) 的偏遠(yuǎn)地區(qū)具有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。 膜蒸餾(Membrane Distillation,MD)是膜技術(shù)與蒸發(fā)過(guò)程相結(jié)合的膜分離過(guò)程， 其所用的膜為不被待處理的溶液潤(rùn)濕的疏水微孔膜。 現(xiàn)以空氣隙式膜蒸餾(Air G即Membrane Distillation, AGMD)為例說(shuō)明其工作 原理。如圖l所示，膜的一側(cè)(熱側(cè))與高溫原料水溶液(或稱(chēng)原料液，熱側(cè)溶液，熱工質(zhì)) 相接觸，膜的另一側(cè)(即冷側(cè))與低溫冷壁相鄰。傳遞組分在膜的熱側(cè)蒸發(fā)汽化，借助熱 側(cè)與冷側(cè)之間相當(dāng)于溫度差的蒸氣壓差，促使熱側(cè)產(chǎn)生的蒸氣通過(guò)膜的微孔，再經(jīng)空氣隙 擴(kuò)散到達(dá)冷側(cè)的冷壁表面被冷凝下來(lái)，而液相水和溶質(zhì)由于多孔膜的疏水作用(即表面張 力)無(wú)法透過(guò)膜被截留在熱側(cè)，從而達(dá)到了液相水溶液與氣相水分離的目的。 由上述可知，膜蒸餾是熱量和質(zhì)量同時(shí)傳遞的過(guò)程，傳質(zhì)的推動(dòng)力為膜兩側(cè)透過(guò) 組分的蒸汽壓差。因此，實(shí)現(xiàn)膜蒸餾必須有兩個(gè)條件l)膜蒸餾所用的膜必須是疏水微孔 膜；2)膜兩側(cè)要有一定的溫度差存在，以提供傳質(zhì)所需的推動(dòng)力。 膜蒸餾的重要指標(biāo)是追求盡可能高的蒸餾通量，也稱(chēng)膜通量(膜通量(J)是指單 位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位膜面積的物質(zhì)量，單位是千克/平方米*小時(shí)(kg/m2*h)或千摩爾/平 方米 小時(shí)(kmol/m2 h))，目前的膜蒸餾裝置中，例如，對(duì)于膜組件，通常只包括一個(gè)熱工 質(zhì)容腔和冷工質(zhì)容腔，這樣使得產(chǎn)水量受到一定的限制。 此外，現(xiàn)有的膜蒸餾裝置使操作過(guò)程中熱工質(zhì)的入流方向與膜面垂直，成90度的 角度(稱(chēng)法向入流)。采用該方法入流的熱溶液雖對(duì)膜面處產(chǎn)生擾動(dòng)，但幅度不大；在一定 程度上可削弱膜兩側(cè)的溫度和濃度極化現(xiàn)象，但膜通量提高有限，影響了分離效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種膜組件和膜蒸餾裝置，通過(guò)采用平行設(shè)置的至少一個(gè)
熱工質(zhì)容腔和至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔的膜組件、或者采用平行設(shè)置的至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔和
至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔的膜組件，并且在設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔間的熱工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)
有膜，或者在設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有冷壁，可提高膜通量，
增加產(chǎn)水量；并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕。 本實(shí)用新型提供一種膜組件，該膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱
工質(zhì)容腔，所述膜的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述冷工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口、熱工質(zhì)
容腔設(shè)有進(jìn)出口 ；其中，
4[0010] 所述膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔、至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔，并且所述冷工質(zhì)容 腔和熱工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置； 并且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有膜。 本實(shí)用新型提供一種膜組件，所述膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的 熱工質(zhì)容腔，所述膜的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述冷工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口 、熱工 質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口 ；其中， 所述膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔、至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔，并且所述熱工質(zhì)容 腔和冷工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置； 并且設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有冷壁。 本實(shí)用新型提供一種膜蒸餾裝置，該膜蒸餾裝置包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、冷工質(zhì)循
環(huán)系統(tǒng)和膜組件，所述膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，所述膜的
滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述熱工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成
回路，所述冷工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路；其特征在于 所述膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔、至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔，并且所述冷工質(zhì)容
腔和熱工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩
側(cè)均設(shè)有膜； 或者所述膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔、至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔，并且所述熱工 質(zhì)容腔和冷工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置； 并且設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有冷壁。 本實(shí)用新型實(shí)施例的有益效果在于，通過(guò)采用平行設(shè)置的至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔和
至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔的膜組件、或者采用平行設(shè)置的至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔和至少兩個(gè)熱工
質(zhì)容腔的膜組件，并且在設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔間的熱工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有膜，或者在
設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有冷壁，可提高膜通量，增加產(chǎn)水量；
并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕，適合化工、食品、醫(yī)藥、電子等
工業(yè)領(lǐng)域的水處理、產(chǎn)品分離、生成高純水等，尤其適合淡水缺乏地區(qū)，如西部地區(qū)的淡水生產(chǎn)。

此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一 部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的限定。在附圖中 圖1膜組件工作原理示意圖； 圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例2的膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3A是本實(shí)用新型實(shí)施例的熱工質(zhì)容腔的主視圖； 圖3B是本實(shí)用新型實(shí)施例的熱工質(zhì)容腔的右視圖； 圖3C是沿著圖3A所示的A-A的剖視圖； 圖4A是本實(shí)用新型實(shí)施例中熱工質(zhì)容腔內(nèi)的分水盤(pán)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4B是本實(shí)用新型實(shí)施例中沿著圖4A所示的B_B的槽的剖面示意圖； 圖5是采用圖3A的分水盤(pán)使得熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口流入的熱工質(zhì)沿著膜面的切向
方向旋轉(zhuǎn)入流的示意圖；[0029] 圖6A是本實(shí)用新型實(shí)施例中熱工質(zhì)容腔內(nèi)的連接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6B是本實(shí)用新型實(shí)施例中沿著圖6A所示的C-C的剖面示意圖； 圖7A是本實(shí)用新型實(shí)施例的冷工質(zhì)容腔的主視圖； 圖7B是本實(shí)用新型實(shí)施例的冷工質(zhì)容腔的左視圖； 圖7C是沿著圖7A所示的D-D的剖視圖； 圖8是圖7A至7C所示的冷工質(zhì)容腔上冷壁的放大圖； 圖9是本實(shí)用新型實(shí)施例2的膜組件的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖10A是本實(shí)用新型實(shí)施例2的熱工質(zhì)容腔剖視圖之一 ； 圖10B是本實(shí)用新型實(shí)施例2的熱工質(zhì)容腔剖視圖之二 ； 圖11是本實(shí)用新型實(shí)施例2的冷工質(zhì)容腔剖視圖； 圖12是本實(shí)用新型四層平行平板膜組件示意圖； 圖13是本實(shí)用新型五層平行平板膜組件示意圖； 圖14是本實(shí)用新型五層平行平板膜組件示意圖。
具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖，對(duì)
本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在此，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解 釋本實(shí)用新型，但并不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。 實(shí)施例1 本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種膜組件，如圖2所示，該膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工 質(zhì)容腔202、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔201，膜的滲透?jìng)?cè)與冷壁之間具有間隙，冷工質(zhì)容腔202設(shè) 有進(jìn)出口 、熱工質(zhì)容腔201設(shè)有進(jìn)出口 ；其中，該膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔202、至少 一個(gè)熱工質(zhì)容腔201，并且該冷工質(zhì)容腔202和熱工質(zhì)容腔201成一定的間隔平行設(shè)置；并 且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔202之間的熱工質(zhì)容腔201兩側(cè)均設(shè)有膜。 由上述可知，通過(guò)采用平行設(shè)置的至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔和至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔的
膜組件、并且在設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔間的熱工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有膜，可提高膜通量，增
加產(chǎn)水量；并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕。 以下以熱工質(zhì)容腔201為一個(gè)，冷工質(zhì)容腔為2個(gè)、并結(jié)合附圖2至附圖8對(duì)本實(shí)
用新型的膜組件中熱工質(zhì)容腔和冷工質(zhì)容腔進(jìn)行說(shuō)明。 如圖2所示，該熱工質(zhì)容腔201可通過(guò)進(jìn)口和出口與熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，冷 工質(zhì)容腔202可通過(guò)進(jìn)口和出口與冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路。 該膜組件可采用任意空氣隙膜組件，如平板式膜組件等。若采用平板式膜組件，其 形狀可任意，如圓形、橢圓形、矩形等。例如，在本實(shí)施例中，采用圓形平板膜組件。 在本實(shí)施例中，為了降低熱工質(zhì)容腔201的膜兩側(cè)的溫度和濃度極化現(xiàn)象，進(jìn)一 步提高膜通量，增大產(chǎn)水量，可在熱工質(zhì)容腔內(nèi)設(shè)置入流調(diào)整結(jié)構(gòu)，使熱工質(zhì)沿著膜面的切 向方向旋轉(zhuǎn)入流并在膜附近產(chǎn)生渦流。 這樣，通過(guò)采用入流調(diào)整結(jié)構(gòu)調(diào)整熱工質(zhì)的入流方向，使熱工質(zhì)被送入熱容腔后 不直接沖擊膜面，而是通過(guò)入流調(diào)整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向旋轉(zhuǎn)入流并在膜面附近產(chǎn)生渦 流，這樣的切向旋轉(zhuǎn)入流可沖刷膜面，達(dá)到破壞濃度和溫度極化、使邊界層變薄、提高膜通量的目的。 在本實(shí)施例中，可在熱工質(zhì)容腔201的每個(gè)膜的附近分別設(shè)置平行于膜的入流調(diào) 整結(jié)構(gòu)(圖2中未示出)。 在本實(shí)施例中，該入流調(diào)整結(jié)構(gòu)為與膜平行設(shè)置的分水盤(pán)，該分水盤(pán)與膜之間具 有一定間隙。若采用圓形平板膜組件，優(yōu)選地該分水盤(pán)也采用圓形，但對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)任 意來(lái)講，該分水盤(pán)的形狀不僅僅為圓形，還可采用其它任意形狀。 在本實(shí)施例中，該切向是相對(duì)膜面而言，工質(zhì)在熱容腔中沿軸向流動(dòng)，經(jīng)分水盤(pán)的 槽流出后其流動(dòng)方向與膜面水平方向成一定角度為切向流動(dòng)，該切向流動(dòng)產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)，切 向旋轉(zhuǎn)流動(dòng)在膜面表面會(huì)產(chǎn)生剪切力，減小了污染形成的凝膠層的堆積，提高膜通量。 以下對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的設(shè)置分水盤(pán)、且分水盤(pán)形狀為圓形的熱工質(zhì)容腔的結(jié) 構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。 圖3A是本實(shí)用新型實(shí)施例的熱工質(zhì)容腔的主視圖(帶有進(jìn)水管和出水管)，圖3B 是本實(shí)用新型實(shí)施例的熱工質(zhì)容腔的側(cè)視圖(帶有進(jìn)水管和出水管)，圖3C是沿著圖3A所 示的沿著A-A的剖視圖(帶有進(jìn)水管和出水管)，圖4A是分水盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖；圖4B是圖4A 中沿B-B的槽的剖面示意圖；圖5是采用圖4A的分水盤(pán)使得熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口流入的熱工 質(zhì)沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流的示意圖，圖6A是本實(shí)用新型實(shí)施例中熱工質(zhì)容腔內(nèi)的 連接構(gòu)件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6B是圖6A中沿C-C的剖視圖。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí) 施例的熱工質(zhì)容腔的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。 如圖3A至3C所示，該熱工質(zhì)容腔201包括殼體300、設(shè)置與殼體300上的進(jìn)口 301 和出口 302、以及設(shè)置在熱工質(zhì)容腔的殼體300上的膜303。其中，該進(jìn)口 301、出口 302通 過(guò)進(jìn)水管Tl和出水管T2與熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路。 該熱工質(zhì)容腔201的殼體300內(nèi)部設(shè)置分水盤(pán)304，與膜303平行設(shè)置，這樣，在膜 303和分水盤(pán)304之間形成一定的工質(zhì)空間A，分水盤(pán)304的結(jié)構(gòu)如圖4A所示。 圖4A是本實(shí)用新型實(shí)施例的分水盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖，圖4B是本實(shí)用新型實(shí)施例的分 水盤(pán)上的槽沿A-A的剖視圖。以下以分水盤(pán)為圓形為例進(jìn)行說(shuō)明。 如圖4A所示，該分水盤(pán)304周邊沿徑向設(shè)置至少一個(gè)與該分水盤(pán)水平面成一定角 度的槽401，通過(guò)該分水盤(pán)304使得通過(guò)進(jìn)水管Tl從熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口 301流入的熱工質(zhì) 從槽401進(jìn)入分水盤(pán)304與膜303之間形成的空間A，以使該熱工質(zhì)沿著膜面的切向方向旋 轉(zhuǎn)入流，并在膜附近產(chǎn)生渦流。 如圖4B所示，該槽401與分水盤(pán)304水平面所成的角度a任意，優(yōu)選可為30度、 或者45度、或者60度、或者90度。該槽的數(shù)量可任意，優(yōu)選可為4個(gè)、6個(gè)、8個(gè)、10個(gè)或 12個(gè)等。例如，在本實(shí)施例中，采用6個(gè)槽并且互成60度分布。這樣，熱工質(zhì)可從互成60 度均勻分布的6個(gè)槽進(jìn)入分水盤(pán)與膜之間形成的空間A，以使該熱工質(zhì)沿著膜面的切向方 向旋轉(zhuǎn)入流，并在膜303附近產(chǎn)生渦流，更有效地破壞濃度和溫度極化、使邊界層變薄、提 高膜通量。 如圖4A所示，分水盤(pán)304上還設(shè)置有通孔402，在本實(shí)施例中，該通孔402設(shè)置在 圓盤(pán)的中心，但不限于此，還可設(shè)置在分水盤(pán)的任意地方。 如圖3C所示，熱工質(zhì)容腔201的殼體300內(nèi)還設(shè)置有連接構(gòu)件305，如圖3C、圖6A 和6B所示，連接構(gòu)件305設(shè)有通道601，通道602，其中，通道601和602與分水盤(pán)304的通孔402連通。這樣，可將通道602與熱工質(zhì)容腔的出口 302連通，使得分水盤(pán)304與膜303 之間的熱工質(zhì)空間A的熱工質(zhì)通過(guò)分水盤(pán)304的通孔402、連接構(gòu)件305的通道601和通道 602、熱工質(zhì)容腔的出口 302流出。在本實(shí)施例中，可將出水管T2通過(guò)熱工質(zhì)容腔201的出 口 302設(shè)置于通道602中，使得從分水盤(pán)304的通孔402和連接構(gòu)件305的通道601的熱 工質(zhì)通過(guò)該出水管T2流出。 如圖3A和3C所示，分水盤(pán)304可通過(guò)固定元件306，如螺釘固定在連接構(gòu)件305 上，從而通過(guò)連接構(gòu)件305設(shè)置于熱工質(zhì)容腔201內(nèi)，但不限于此，還可采用其它方式設(shè)置 分水盤(pán)304。 如圖3C所示，可采用壓蓋307將膜303設(shè)置在熱工質(zhì)容腔的殼體300上，壓蓋307 可采用固定元件308，如螺釘設(shè)置在熱工質(zhì)容腔的殼體300上。此外，為了密封，還設(shè)置密封 元件309，如密封圈。 如圖3A所示，在熱工質(zhì)容腔的壁面上開(kāi)設(shè)排氣口 310，排出多余的氣體，使熱工質(zhì) 充滿(mǎn)腔體。 在本實(shí)施例中，可將分水盤(pán)304、連接構(gòu)件305及熱工質(zhì)容腔的殼體300之間的環(huán) 形空間的腔體稱(chēng)為進(jìn)水腔體H。其中，可將進(jìn)水管T1插入熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口 301，熱工質(zhì)通 過(guò)進(jìn)水管Tl進(jìn)入熱工質(zhì)容腔的進(jìn)水腔體H。 由上述實(shí)施例可知，熱工質(zhì)通過(guò)進(jìn)水管Tl進(jìn)入熱工質(zhì)容腔的進(jìn)水腔體H后，通過(guò) 分水盤(pán)304的槽401進(jìn)入膜303和分水盤(pán)304之間形成的工質(zhì)空間A，這樣，將熱工質(zhì)的入 流方向調(diào)整為沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流，該入流方向如圖5所示；其中，由于熱工質(zhì)通 過(guò)槽401流入，在膜303附近產(chǎn)生較強(qiáng)的渦流，因此，有效地破壞濃度和溫度極化、使邊界層 變薄、提高膜通量。此外，熱工質(zhì)沿著分水盤(pán)304的通孔402、連接構(gòu)件305的通道601、出 水管T2流出。 在本實(shí)施例中，該固定元件306、308可為沉頭螺釘，密封元件可采用0型密封圈， 該密封圈的材料可為耐熱橡膠。 上述對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的熱工質(zhì)容腔的構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明，在具體應(yīng)用中 分水盤(pán)304 :材料可為塑料；具有一定厚度，該厚度可為3mm至5mm ;外徑可為 小115mm ;均布多個(gè)槽401，其中，槽的數(shù)量可為4、6、8、 10、 12個(gè)等，槽的進(jìn)深可為8mm、 10mm、 12. 5mm等，槽的寬可度為2mm、3mm、4mm等，槽與分水盤(pán)水平面成一定角度a ，如30° 、45° 、 60° 、90°等。 壓蓋307 :材料可采用不銹鋼(鍍硌處理)，外徑可為小160mm，厚度可為6mm，環(huán)內(nèi) 側(cè)開(kāi)30度的斜面。 進(jìn)水腔體分水盤(pán)304、連接構(gòu)件305及熱工質(zhì)容腔的殼體300之間環(huán)形空間的腔 體為進(jìn)水腔體，熱工質(zhì)容腔的殼體300內(nèi)徑可為小112mm，固定元件306外徑可為小mm85。膜303，有效面積可為A = Jir2 = 3. 14X (11. 5cm/2)2 = 0. 01038689m2，與冷工質(zhì) 容腔的冷壁接觸，中間為空氣隙?？諝庀逗穸瓤看怪庇诶浔谏系牧锹菟ǖ男M(jìn)旋出調(diào)節(jié)， 保證膜與冷壁有一定間隙。 上述對(duì)熱工質(zhì)容腔201的構(gòu)成進(jìn)行了說(shuō)明，對(duì)于冷工質(zhì)容腔202可采用現(xiàn)有的任 意一種結(jié)構(gòu)即可，也可采用本實(shí)用新型實(shí)施例所述的結(jié)構(gòu)。 圖7A是本實(shí)用新型實(shí)施例的冷工質(zhì)容腔的主視圖；圖7B是本實(shí)用新型實(shí)施例的冷工質(zhì)容腔的左視圖；圖7C是沿著圖7A所示的D-D的剖視圖。 如圖7A至7C所示，冷工質(zhì)容腔202包括殼體700、設(shè)置于殼體700上的進(jìn)口 701 和出口 702、冷壁703、分水盤(pán)704、連接構(gòu)件705，其中，分水盤(pán)704、連接構(gòu)件705的結(jié)構(gòu)如 圖4A和4B、6A和6B所示，此處不再贅述。此外，冷工質(zhì)容腔202還可包括悶蓋706 ;密封 元件707，如0型密封圈(2個(gè))；堵片708;固定元件709。 其中，連接構(gòu)件705可連接堵片708和分水盤(pán)704，堵片708與悶蓋705之間有一 定的空間B。 分水盤(pán)704與堵片708之間的腔體、以及殼體700內(nèi)徑和連接構(gòu)件705外徑之間 形成的環(huán)形空間稱(chēng)之為出水腔體G，分水盤(pán)704與冷壁703間的腔體稱(chēng)之為冷壁腔體C。此 外，由固定元件709將分水盤(pán)704固設(shè)在連接構(gòu)件705上，將悶蓋707固設(shè)在殼體700。 此外，與熱工質(zhì)容腔類(lèi)似，將進(jìn)水管T3和出水管T4分別插入進(jìn)口 701和出口 702， 其中，可將進(jìn)水管T3通過(guò)冷工質(zhì)容腔202的進(jìn)口 701設(shè)置于連接構(gòu)件705的通道602中。 這樣，在冷工質(zhì)容腔中，冷工質(zhì)由進(jìn)水管T3流入冷壁703和分水盤(pán)704之間的冷壁腔體C ; 然后由分水盤(pán)704的槽401流出到出水腔體G，由出水管T4流出。 圖8是圖7C所示的冷壁在E處的局部放大圖。如圖8所示，該冷壁的橫截面為三 角形的豎直溝槽。 在具體應(yīng)用中悶蓋706 :作用為密封冷工質(zhì)容腔，材料可為塑料，直徑可為 小160mm，均布12個(gè)六角型螺栓，螺栓孔中心距可為小138mm。堵片708 :由塑料板制作，外徑可為小115mm，在小55mm的圓面上均布4個(gè)螺栓。 殼體700 :材料可采用尼龍，其外徑可為小160mm，內(nèi)徑可為小112mm。 冷腔進(jìn)水管T3 :內(nèi)徑可為小10mm，材料為尼龍，插在連接構(gòu)件705上，以螺紋連接，
以密封圈密封。連接構(gòu)件705外徑可為小85mm。 分水盤(pán)704 :厚度可為3mm，材料可為塑料，外徑可為(M15mm，均布6X 12. 5mm的槽。 冷壁703 :材料為銅，銅壁的橫截面為三角形的豎直溝槽，如圖8所示。 由上述實(shí)施例可知，通過(guò)采用平行設(shè)置的至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔和至少兩個(gè)冷工質(zhì)
容腔的膜組件、并且在設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔間的熱工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有膜，可提高膜
通量，增大產(chǎn)水量；并且通過(guò)在熱工質(zhì)容腔內(nèi)采用入流調(diào)整結(jié)構(gòu)調(diào)整熱工質(zhì)的入流方向，使
熱工質(zhì)被送入熱容腔后不直接沖擊膜面，而是通過(guò)入流調(diào)整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向旋轉(zhuǎn)入流
并在膜面附近產(chǎn)生渦流，這樣的切向旋轉(zhuǎn)入流可沖刷膜面，達(dá)到破壞濃度和溫度極化、使邊
界層變薄，從而進(jìn)一步提高膜通量，增大產(chǎn)水量。 實(shí)施例2 實(shí)施例1是以膜組件包括至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔201和至少兩個(gè)冷工質(zhì)202為例進(jìn) 行的說(shuō)明。
以下結(jié)合附圖9對(duì)膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔201和至少一個(gè)冷工質(zhì)202 為例進(jìn)行的說(shuō)明。 本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種膜組件，如圖9所示，該膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工 質(zhì)容腔202、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔201，膜的滲透?jìng)?cè)與冷壁之間具有間隙，冷工質(zhì)容腔202設(shè) 有進(jìn)出口 、熱工質(zhì)容腔201設(shè)有進(jìn)出口 ；其中，該膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔2Q1、至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔202，并且該冷工質(zhì)容腔202和熱工質(zhì)容腔201成一定的間隔平行設(shè)置；并
且設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔201之間的冷工質(zhì)容腔202兩側(cè)均設(shè)有冷壁。 由上述可知，通過(guò)采用平行設(shè)置的至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔和至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔的
膜組件、并且在設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔間的冷工質(zhì)容腔的兩側(cè)均設(shè)有冷壁，可提高膜通量，
增加產(chǎn)水量；并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕。 以下以熱工質(zhì)容腔201為兩個(gè)，冷工質(zhì)容腔為一個(gè)、并結(jié)合附圖9至附圖11對(duì)本
實(shí)用新型的膜組件中熱工質(zhì)容腔和冷工質(zhì)容腔進(jìn)行說(shuō)明。 在本實(shí)施例中，為了降低熱工質(zhì)容腔201的膜兩側(cè)的溫度和濃度極化現(xiàn)象，進(jìn)一 步提高膜通量，增大產(chǎn)水量，可在熱工質(zhì)容腔內(nèi)設(shè)置入流調(diào)整結(jié)構(gòu)，這樣，通過(guò)采用入流調(diào) 整結(jié)構(gòu)調(diào)整熱工質(zhì)的入流方向，使熱工質(zhì)被送入熱容腔后不直接沖擊膜面，而是通過(guò)入流 調(diào)整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向旋轉(zhuǎn)入流并在膜面附近產(chǎn)生渦流，這樣的切向旋轉(zhuǎn)入流可沖刷膜 面，達(dá)到破壞濃度和溫度極化、使邊界層變薄、提高膜通量的目的。 與實(shí)施例1類(lèi)似，可在熱工質(zhì)容腔201的膜的附近設(shè)置平行于膜的入流調(diào)整結(jié)構(gòu) (圖9中未示出)。 在本實(shí)施例中，該入流調(diào)整結(jié)構(gòu)為與膜平行設(shè)置的分水盤(pán)，該分水盤(pán)的結(jié)構(gòu)如實(shí) 施例1的圖4A和4B所示，與實(shí)施例1的不同之處在于，在本實(shí)施例中只需設(shè)置一個(gè)分水盤(pán)， 如圖IOA和圖10B所示，為了防止熱工質(zhì)泄漏，在連接構(gòu)件305設(shè)置分水盤(pán)304相對(duì)的一側(cè) 設(shè)置堵片311。 為了進(jìn)一步防止熱工質(zhì)泄露，還可在堵片311的外側(cè)設(shè)置悶蓋312，如圖IOA所示， 該堵片311和悶蓋312之間具有一定空間D。并且可采用固定元件，如螺釘將該悶蓋312設(shè) 置于熱工質(zhì)容腔的殼體300上。此外，如圖10B所示，在堵片311的外側(cè)不設(shè)置悶蓋312，而 設(shè)置一起密封作用的膜313，可采用壓蓋314將該起密封作用的膜314設(shè)置在殼體300上。 在本實(shí)施例中，冷工質(zhì)容腔的構(gòu)成可采用現(xiàn)有的任意結(jié)構(gòu)，但為了進(jìn)一步提高膜 通量，可在冷工質(zhì)容腔中設(shè)置分水盤(pán)，與實(shí)施例1的不同之處在于，由于冷工質(zhì)容腔202兩 側(cè)均設(shè)有冷壁，因此，在冷工質(zhì)容腔202內(nèi)設(shè)置有兩個(gè)分水盤(pán)，如圖ll所示，其它構(gòu)成與實(shí)
施例l類(lèi)似，出處不再贅述。 實(shí)施例3 在上述實(shí)施例中，是以3層平板膜組件為例進(jìn)行了說(shuō)明，在具體應(yīng)用中，可根據(jù)實(shí) 際需要采用任意多層平板膜組件，從而可提高產(chǎn)水量。 例如，如圖12所示，采用4層平板膜組件以提高產(chǎn)水量。其中，熱工質(zhì)容腔201和 冷工質(zhì)容腔202的構(gòu)成如實(shí)施例1、2所述，此處不再贅述。 如圖13所示，采用5層平板式膜組件，為了進(jìn)一步提高產(chǎn)水量，可采用3個(gè)冷工質(zhì) 容腔202、2個(gè)熱工質(zhì)容腔201，其中，冷工質(zhì)容腔202設(shè)置在外側(cè)，設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔 201之間的冷工質(zhì)容腔202兩側(cè)均為冷壁，并且冷工質(zhì)容腔202內(nèi)可設(shè)置兩個(gè)分水盤(pán)，如圖 11所示；設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔202之間的熱工質(zhì)容腔201兩側(cè)均設(shè)有膜，并且在每個(gè)膜 附近均設(shè)有與膜平行的分水盤(pán)，如圖3C所示。 如圖14所示，采用5層平板式膜組件，除了上述布置方式之外，還可將熱工質(zhì)容腔 201放置在外側(cè)，設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔201之間的冷工質(zhì)容腔202兩側(cè)均為冷壁，并且冷 工質(zhì)容腔內(nèi)設(shè)置兩個(gè)分水盤(pán)，如圖ll所示。類(lèi)似地，設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔202之間的熱
10工質(zhì)容腔201兩側(cè)均設(shè)有膜，并且在每個(gè)膜附近均設(shè)有與膜平行的分水盤(pán)，如圖3C所示。 在上述實(shí)施例中，該膜組件可應(yīng)用于任意一種膜蒸餾裝置，如電加熱型膜蒸餾裝 置或太陽(yáng)能膜蒸餾裝置，在我國(guó)中西部的內(nèi)蒙、甘肅、寧夏等地區(qū)太陽(yáng)能資源十分豐富的地 區(qū)優(yōu)選可應(yīng)用于太陽(yáng)能膜蒸餾裝置中。 實(shí)施例4 本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種膜蒸餾裝置，該膜蒸餾裝置包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、冷 工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和膜組件，該膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，該膜 的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，該熱工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成 回路，該冷工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路；其中，該膜組件的構(gòu)成如 實(shí)施例1至3所述，此處不再贅述。 在本實(shí)施例中，該熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中，可采用任意加熱裝置來(lái)加熱工質(zhì)，如電加熱 器或太陽(yáng)能加熱器，在我國(guó)中西部的內(nèi)蒙、甘肅、寧夏等地區(qū)太陽(yáng)能資源十分豐富的地區(qū)優(yōu) 選可使用太陽(yáng)能加熱器。 由上述實(shí)施例可知，通過(guò)采用多層平板膜組件、且在熱工質(zhì)容腔內(nèi)設(shè)置入流調(diào)整 結(jié)構(gòu)調(diào)整熱工質(zhì)的入流方向，使熱工質(zhì)被送入熱容腔后不直接沖擊膜面，而是通過(guò)入流調(diào) 整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向旋轉(zhuǎn)入流并在膜面附近產(chǎn)生渦流，這樣的切向旋轉(zhuǎn)入流可沖刷膜 面，達(dá)到破壞濃度和溫度極化、使邊界層變薄、提高膜通量的目的。并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕，適合化工、食品、醫(yī)藥、電子等工業(yè)領(lǐng)域的水處理、產(chǎn)品 分離、生成高純水等，尤其適合淡水缺乏地區(qū)，如西部地區(qū)的淡水生產(chǎn)。 以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一 步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本 實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改 進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種膜組件，所述膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，所述膜的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述冷工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口、熱工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口；其特征在于所述膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔、至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔，并且所述冷工質(zhì)容腔和熱工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜組件，其特征在于，當(dāng)所述熱工質(zhì)容腔的數(shù)量為一個(gè)以上 時(shí)，設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有冷壁。
3. —種膜組件，所述膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，所述膜 的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述冷工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口、熱工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口 ； 其特征在于所述膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔、至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔，并且所述熱工質(zhì)容腔和 冷工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有冷壁。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的膜組件，其特征在于，當(dāng)所述冷工質(zhì)容腔的數(shù)量為一個(gè)以上 時(shí)，設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有膜。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的膜組件，其特征在于，在兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的所述熱工 質(zhì)容腔內(nèi)的每個(gè)膜附近，分別設(shè)置有與所述膜平行的入流調(diào)整結(jié)構(gòu)，使熱工質(zhì)通過(guò)所述入 流調(diào)整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流并在膜附近產(chǎn)生渦流。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的膜組件，其特征在于，所述入流調(diào)整結(jié)構(gòu)為與所述膜平行設(shè) 置的分水盤(pán)，所述分水盤(pán)與膜之間形成一定的空間；所述分水盤(pán)周邊沿徑向設(shè)置有至少一個(gè)與所述分水盤(pán)水平面成一定角度的槽，通過(guò)所 述分水盤(pán)使得從所述熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口流入的熱工質(zhì)從所述槽進(jìn)入所述分水盤(pán)與膜之間 形成的空間，以使所述熱工質(zhì)沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流，并在所述膜附近產(chǎn)生渦流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜組件，其特征在于，所述槽與所述分水盤(pán)水平面的角度為 30度、或者45度、或者60度、或者90度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜組件，其特征在于，所述槽的數(shù)量為4個(gè)、6個(gè)8個(gè)、10個(gè)或 12個(gè)，均勻分布。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜組件，其特征在于，所述分水盤(pán)上還設(shè)置有通孔； 所述熱工質(zhì)容腔內(nèi)還設(shè)置有連接構(gòu)件，所述連接構(gòu)件設(shè)有通道，所述通道與所述分水盤(pán)的通孔、所述熱工質(zhì)容腔的出口連通，使得所述分水盤(pán)與所述膜之間的空間的熱工質(zhì)通 過(guò)所述分水盤(pán)的通孔、所述連接構(gòu)件的通道、所述熱工質(zhì)容腔的出口流出。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的膜組件，其特征在于，所述膜組件為平板式膜組件。
11. 一種膜蒸餾裝置，其特征在于，所述膜蒸餾裝置包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、冷工質(zhì)循環(huán) 系統(tǒng)和膜組件，所述膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，所述膜的滲 透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述熱工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回 路，所述冷工質(zhì)容腔通過(guò)進(jìn)口和出口與冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路；其特征在于所述膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔、至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔，并且所述冷工質(zhì)容腔和 熱工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有膜；或者所述膜組件包括至少兩個(gè)熱工質(zhì)容腔、至少一個(gè)冷工質(zhì)容腔，并且所述熱工質(zhì)容 腔和冷工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)熱工質(zhì)容腔之間的冷工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有冷壁。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，在兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的所述 熱工質(zhì)容腔內(nèi)的每個(gè)膜附近，分別設(shè)置有與所述膜平行的入流調(diào)整結(jié)構(gòu)，使熱工質(zhì)通過(guò)所 述入流調(diào)整結(jié)構(gòu)沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流并在膜附近產(chǎn)生渦流。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述入流調(diào)整結(jié)構(gòu)為與所述膜 平行設(shè)置的分水盤(pán)，所述分水盤(pán)與膜之間形成一定的空間；所述分水盤(pán)周邊沿徑向設(shè)置有至少一個(gè)與所述分水盤(pán)水平面成一定角度的槽，通過(guò)所 述分水盤(pán)使得從所述熱工質(zhì)容腔的進(jìn)口流入的熱工質(zhì)從所述槽進(jìn)入所述分水盤(pán)與膜之間 形成的空間，以使所述熱工質(zhì)沿著膜面的切向方向旋轉(zhuǎn)入流，并在所述膜附近產(chǎn)生渦流。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的加熱 裝置采用太陽(yáng)能熱水器。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供一種膜組件和膜蒸餾裝置。該膜組件包括設(shè)有冷壁的冷工質(zhì)容腔、設(shè)有膜的熱工質(zhì)容腔，所述膜的滲透?jìng)?cè)與所述冷壁之間具有間隙，所述冷工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口、熱工質(zhì)容腔設(shè)有進(jìn)出口；其中，所述膜組件包括至少兩個(gè)冷工質(zhì)容腔、至少一個(gè)熱工質(zhì)容腔，并且所述冷工質(zhì)容腔和熱工質(zhì)容腔成一定的間隔平行設(shè)置；并且設(shè)置于兩個(gè)冷工質(zhì)容腔之間的熱工質(zhì)容腔兩側(cè)均設(shè)有膜。通過(guò)本實(shí)用新型實(shí)施例，采用多層平板式膜組件，可提高膜通量，增加產(chǎn)水量；并且該膜組件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作和拆裝容易、易清洗并耐腐蝕。
文檔編號(hào)B01D61/36GK201505509SQ20092021615
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者楊曉宏, 王亞輝, 田瑞, 董銀元, 賈立莊 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)