專(zhuān)利名稱(chēng)：膜厚可調(diào)的外環(huán)狀彈性壁布膜器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣液傳質(zhì)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是具有超薄特性和膜厚可調(diào)性的降膜分布器。
背景技術(shù)：
降膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥、海水淡化與熱電等行業(yè)，其液體流量小、傳熱溫差利用度高等特點(diǎn)，與覆蓋傳熱壁面的液膜厚度及其均勻度密切相關(guān)。因此布膜技術(shù)是該領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之 一。傳統(tǒng)布膜器，都是利用插件與管內(nèi)壁面構(gòu)造出液體流動(dòng)的狹縫引導(dǎo)液體在降膜管表面均勻鋪展(李瑞，董偉志，史曉平，張少峰.化工學(xué)報(bào)，2002，51(5): 699-702)，產(chǎn)生的膜厚是不可調(diào)的，膜厚的均勻性難以保證。而外環(huán)狀彈性降膜分布器，產(chǎn)生降膜流動(dòng)的機(jī)理是受內(nèi)壓彈性薄壁軸對(duì)稱(chēng)變形協(xié)調(diào)原理，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度，具有均勻性和穩(wěn)定性內(nèi)在機(jī)理。膜厚及布膜流量與布膜器內(nèi)液柱高度成線性關(guān)系，精確可調(diào)。本發(fā)明方法在降膜管外壁產(chǎn)生的均勻降膜厚度小至8 10微米，為高效降膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)提供實(shí)施手段。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開(kāi)一種外環(huán)狀彈性壁布膜器及其布膜方法，彈性壁的原始內(nèi)徑與降膜管外徑相等、無(wú)降膜流動(dòng)時(shí)與降膜管外壁貼合。布膜器內(nèi)的液柱壓力作用下使彈性壁發(fā)生均勻、連續(xù)的徑向變形來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)和均勻布膜，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度、精確可控。降膜厚度與布膜器內(nèi)的液柱距降膜出口的高度成線性關(guān)系。本發(fā)明的具體方法是:與降膜管I同軸安放環(huán)形布膜器進(jìn)液杯2。環(huán)形彈性壁4的原始內(nèi)徑與降膜管I的外徑相等，原始長(zhǎng)度Z=3(T300mm，下端與降膜管外壁貼合長(zhǎng)度為其全長(zhǎng)的1/3 1/2，上端擴(kuò)張后套裝于進(jìn)液杯2的下頸并用緊固環(huán)3固定。液體由進(jìn)液杯2的上部開(kāi)口端進(jìn)入布膜器，形成具有一定高度的液面，液面上方的氣相壓力與降膜管I外環(huán)狀降膜表面的氣相壓力之差A(yù)/7=(Tl00Pa且保持穩(wěn)定。進(jìn)液杯2的液面距降膜出口(SP環(huán)形彈性壁4的下端部位置)的高度小于Ao，彈性壁4下端部與降膜管外壁保持貼合，無(wú)液體流出，布膜器處于關(guān)閉狀態(tài)；液面距降膜出口的高度達(dá)到A。，彈性壁4下端部處于臨界張開(kāi)狀態(tài)，只要液面高度再增加即會(huì)從彈性壁4下端部張開(kāi)后與降膜管外壁之間形成的軸對(duì)稱(chēng)環(huán)形通道產(chǎn)生均勻的外環(huán)狀降膜流動(dòng)，其膜厚與布膜液面高度弋具有線性關(guān)系。其中，彈性壁材料的泊松比為κ=0.1、.5、楊氏模量為萬(wàn)=LOMPa "3.0MPa,壁厚為i=0.1mnTl.5mm,降膜管外徑仏=10mnT50mm，P為液體密度，^為重力加速度，啟動(dòng)液位高度A。=10mm 150mm,布膜液面高度Ad =100 mm 450mm。本發(fā)明外環(huán)狀彈性壁布膜器為圓管外液體降膜分布提供了精確可控的流動(dòng)通道，彈性材料本身的變形協(xié)調(diào)性質(zhì)使彈性壁面對(duì)液體壓力變化可以產(chǎn)生很靈敏的負(fù)反饋?lái)憫?yīng)，有效避免“溝流”等不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，保證超薄布膜均勻特性，布膜厚度為0.05mnT2.0mm。布膜厚度與布膜流量均與布膜器內(nèi)的布膜液面高度Ad成線性關(guān)系，為工程設(shè)計(jì)、操作調(diào)節(jié)與控制提供了可靠的依據(jù)。


附圖1是本發(fā)明提供的膜厚可調(diào)的外環(huán)狀彈性壁布膜器啟動(dòng)液位示意圖。圖中:1-降膜管；2_布膜器進(jìn)液杯；3_緊固環(huán)；4_彈性壁。附圖2是穩(wěn)態(tài)操作示意圖。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)附圖作進(jìn)一步闡述。
具體實(shí)施例方式 以下結(jié)合但不限于實(shí)施例闡述本發(fā)明具體實(shí)施方式
布膜液體:30%甘油-水溶液，密度P =1073kg/m3
彈性壁材料性質(zhì):泊松比>"=0.4、楊氏模量萬(wàn)=1.8 MPa、壁厚i=0.21mm,彈性壁長(zhǎng)度Z=30mm
降膜管外徑仏=14mm，降膜管材質(zhì)為316L不銹鋼。啟動(dòng)液位高度A。=33mm Δ p=Q
實(shí)測(cè)布膜液面高度Ad與對(duì)應(yīng)y厚5見(jiàn)下表:
權(quán)利要求
1.一種膜厚可調(diào)的外環(huán)狀彈性壁布膜器，其特征在于彈性壁的原始內(nèi)徑與降膜管外徑相等、無(wú)降膜流動(dòng)時(shí)與降膜管外壁貼合，布膜器內(nèi)的液柱壓力作用下使彈性壁發(fā)生均勻、連續(xù)的徑向變形來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開(kāi)關(guān)和均勻布膜，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度，降膜厚度δ與布膜器內(nèi)布膜液面距降膜出口的高度Ad成線性關(guān)系 其中，彈性壁材料的泊松比為v=0.f0.5、楊氏模量為萬(wàn)=1.0 MPa 3.0MPa、壁厚為i=0.1mnTl.5mm,降膜管外徑仏=10mnT50mm，P為液體密度，g為重力加速度，啟動(dòng)液位高度h0 =10mm 150mm, 布膜液面高度 Ad =100 mm 450mm。
全文摘要
一種具有超薄特性和膜厚可調(diào)的降膜分布器，其布膜元件為外環(huán)狀彈性壁，布膜器內(nèi)的液柱壓力作用使彈性壁發(fā)生均勻、連續(xù)的徑向變形實(shí)現(xiàn)布膜器自動(dòng)開(kāi)關(guān)和均勻布膜，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度。其原理是受內(nèi)壓彈性薄壁軸對(duì)稱(chēng)變形協(xié)調(diào)，所以降膜厚度具有均勻性和穩(wěn)定性內(nèi)在機(jī)理。布膜厚度為0.05mm~2.0mm。布膜厚度與布膜流量均與布膜器內(nèi)液面高度h成線性關(guān)系，精確可控，為工程設(shè)計(jì)、操作調(diào)節(jié)與控制提供了可靠的依據(jù)。
文檔編號(hào)B01D1/22GK103143183SQ20131009682
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者朱家驊, 劉人滔, 鄭曉軍, 王子寧, 夏素蘭 申請(qǐng)人:四川大學(xué)