本專利屬于膜蒸餾水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種利用漩渦流動(dòng)優(yōu)化膜蒸餾過(guò)程的裝置。

背景技術(shù)：

中國(guó)的淡水資源情況十分嚴(yán)峻，而海水淡化是解決水資源短缺的有效途徑。膜蒸餾過(guò)程是一種將膜技術(shù)和膜蒸餾相結(jié)合的分離過(guò)程，膜蒸餾過(guò)程中的膜具有疏水性，該膜只允許水蒸汽透過(guò)而不被料液潤(rùn)濕。膜蒸餾過(guò)程的基本原理為料液中易揮發(fā)性組分在膜兩側(cè)蒸汽壓差的推動(dòng)下穿過(guò)微孔疏水膜的膜孔，并在微孔疏水膜的另一側(cè)冷凝，該方法具有產(chǎn)品水純度高，能量利用率高，操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但是由于膜蒸餾過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生溫度邊界層和濃度邊界層，使得產(chǎn)水量大大降低，同時(shí)膜污染問(wèn)題也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

cn105344249a公開(kāi)了一種調(diào)節(jié)裝置、膜蒸餾裝置及系統(tǒng)，利用向膜組件熱側(cè)通空氣的方法來(lái)增加膜表面的擾動(dòng)，破壞溫度邊界層和濃度邊界層增加膜通量，該方法缺點(diǎn)在于會(huì)存在氣泡依附于膜表面，影響膜表面?zhèn)髻|(zhì)面積和傳熱系數(shù)。

cn1416942a公開(kāi)了一種超聲波與磁場(chǎng)共同防治膜污染的裝置，利用超聲波的空化作用和磁場(chǎng)的防垢共同作用來(lái)有效減少膜污染程度，超聲波的空化作用可以一定程度上破壞層流，該方法缺點(diǎn)在于只適用于小型膜組件，在大型膜組件中效果一般。

cn101496999b公開(kāi)一種高溫膜蒸餾裝置，該裝置利用擋流板，增加了通過(guò)中空纖維膜的質(zhì)量和熱量傳遞。該方法缺點(diǎn)在于一方面增加了膜組件內(nèi)熱料液的壓力損失，提高了泵的能量消耗，另一方面擋流板的布置損失了膜組件中的可利用面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決在膜蒸餾過(guò)程中，由于溫度極化和濃度極化，膜污染的問(wèn)題導(dǎo)致膜通量下降的問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

利用漩渦流動(dòng)優(yōu)化膜蒸餾過(guò)程的裝置，包括殼體，料液進(jìn)口，料液出口，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口，滲透?jìng)?cè)出口，底殼，中空纖維膜和液位觀察口。料液進(jìn)口位于殼體頂部，所述料液進(jìn)口下端布置有一定角度的導(dǎo)流片ⅱ，料液出口管道位于底殼中央，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口位于殼體一側(cè)，滲透?jìng)?cè)出口位于殼體另一側(cè)，中空纖維膜布置在殼體內(nèi)部，其內(nèi)部空腔聯(lián)通滲透?jìng)?cè)進(jìn)口和滲透?jìng)?cè)出口，液位觀察口位于殼體側(cè)面，液位觀察口采用防霧鏡進(jìn)行遮蓋，上標(biāo)有水位刻度，形狀為矩形，熱液側(cè)液體溫度較高，產(chǎn)生蒸汽模糊液位觀察口，故選用防霧鏡進(jìn)行遮蓋。

料液側(cè)可以加入海水，工業(yè)污水，生活污水等廢水，滲透?jìng)?cè)可以通入冷水進(jìn)行直接冷卻，也可將滲透?jìng)?cè)蒸汽通過(guò)真空泵抽入冷凝器冷卻。

作為優(yōu)選，中空纖維膜數(shù)量控制在220～2412根，材料為改性聚丙烯。

作為優(yōu)選，所述料液進(jìn)口為若干個(gè)。

作為優(yōu)選，滲透?jìng)?cè)出口管道上還裝有料液出口閥門，可以調(diào)節(jié)料液出口流量。

作為優(yōu)選，底殼設(shè)置為漏斗狀，其內(nèi)壁周向均布從上之下螺旋的導(dǎo)流片ⅰ，布置有2～5圈，為流體提供導(dǎo)向，促進(jìn)旋渦的形成。

作為優(yōu)選，因底殼是帶有弧度的漏斗形，無(wú)法平整放置，所以底殼四周安裝有四角支架(11)，支撐整個(gè)裝置，其材料為不銹鋼。

作為優(yōu)選，殼體頂部還布置有排氣閥，用于排盡裝置內(nèi)的空氣。

作為優(yōu)選，殼體的側(cè)邊進(jìn)行倒圓角工藝，圓角的半徑為4mm，使得漩渦流可以充分進(jìn)入殼體角落，不留死角。

作為優(yōu)選，料液進(jìn)口，料液出口，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口，滲透?jìng)?cè)出口均裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)出口溫度。

本發(fā)明的有益效果在于：

無(wú)需接入外加能源和昂貴的元件，在裝置中制造產(chǎn)生漩渦的條件，使料液自發(fā)產(chǎn)生漩渦，相比于加入擋流板的裝置而言，該方法減小了料液壓力損失，從而降低了泵的耗電量。漩渦使得裝置中的料液充分混合，增加流體湍動(dòng)，破壞了溫度邊界層和濃度邊界層，提高膜通量，同時(shí)還可以將殼體死角和膜表面殘余的雜質(zhì)吸入中心出口管道，極大地延長(zhǎng)了膜的使用壽命。此外，該裝置即適用于小型膜蒸餾設(shè)備，也適用于大型膜蒸餾設(shè)備。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是底殼內(nèi)壁的展開(kāi)圖。

圖3是實(shí)施例2的料液進(jìn)口處結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1.殼體，2.料液進(jìn)口，3.料液出口，4.滲透?jìng)?cè)進(jìn)口，5.滲透?jìng)?cè)出口，6.底殼，7.中空纖維膜，8.液位觀察口，9.料液出口閥門，10.導(dǎo)流片ⅰ，11.四角支架，12排氣閥，13.導(dǎo)流片ⅱ。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。裝置包括殼體1，料液進(jìn)口2，料液出口3，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口4，滲透?jìng)?cè)出口5，底殼6，中空纖維膜7和液位觀察口8。料液進(jìn)口2位于殼體1頂部，所述料液進(jìn)口2下端布置有一定角度的導(dǎo)流片ⅱ13，料液出口管道位于底殼6中央，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口4位于殼體1一側(cè)，滲透?jìng)?cè)出口5位于殼體1另一側(cè)，中空纖維膜7布置在殼體1內(nèi)部，其內(nèi)部空腔聯(lián)通滲透?jìng)?cè)進(jìn)口4和滲透?jìng)?cè)出口5，液位觀察口8位于殼體1側(cè)面，液位觀察口8采用防霧鏡進(jìn)行遮蓋，上標(biāo)有水位刻度，形狀為矩形，熱液側(cè)液體溫度較高，產(chǎn)生蒸汽模糊液位觀察口8，故選用防霧鏡進(jìn)行遮蓋。

滲透?jìng)?cè)出口5管道上裝有料液出口閥門9，可以調(diào)節(jié)料液出口流量。底殼6設(shè)置為漏斗狀,其內(nèi)壁周向均布從上之下螺旋的導(dǎo)流片ⅰ10，布置有2～5圈，為流體提供導(dǎo)向，促進(jìn)旋渦的形成。因底殼是帶有弧度的漏斗形，無(wú)法平整放置，所以底殼四周安裝有四角支架11，支撐整個(gè)裝置，其材料為不銹鋼。殼體1頂部布置有排氣閥12。料液進(jìn)口2，料液出口3，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口4，滲透?jìng)?cè)出口5均裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)出口溫度。殼體1的側(cè)邊進(jìn)行倒圓角工藝，圓角的半徑為4mm，使得漩渦流可以充分進(jìn)入殼體1角落，不留死角。

實(shí)施例1結(jié)合附圖1圖2，首先關(guān)閉料液出口閥門9，打開(kāi)排氣閥12，料液通入料液進(jìn)口2進(jìn)入裝置，通過(guò)液位觀察口8觀察，當(dāng)裝置中料液到達(dá)指定水位時(shí)，關(guān)閉料液出口閥門9和排氣閥12，裝置中的料液會(huì)因?yàn)橹行牧魉龠^(guò)快和底殼6、導(dǎo)流片ⅰ10的共同作用在料液中產(chǎn)生漩渦，調(diào)節(jié)進(jìn)口流量和料液出口閥門9使得料液始終保持在穩(wěn)定液位。

實(shí)施例2結(jié)合附圖3，在殼體1上設(shè)置4個(gè)料液進(jìn)口2，在進(jìn)口處安裝導(dǎo)流片ⅱ13，使得進(jìn)口料液成一定角度流入裝置，有助于漩渦的形成。其余元件與實(shí)施例1一致。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于膜蒸餾水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種利用漩渦流動(dòng)優(yōu)化膜蒸餾過(guò)程的裝置。該裝置包括殼體，中空纖維膜，料液進(jìn)口，料液出口，滲透?jìng)?cè)進(jìn)口，滲透?jìng)?cè)出口，料液出口閥門，底殼，導(dǎo)流片，支架，排氣閥，液位觀察口。該裝置應(yīng)用于膜蒸餾系統(tǒng)中，能夠在膜組件中制造漩渦，加大了膜表面的擾動(dòng)，一方面，破壞了溫度邊界層和濃度邊界層，從而強(qiáng)化膜蒸餾過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)過(guò)程，另一方面，漩渦可以帶走膜表面及膜組件死角的顆粒物。具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：金煜;田程友;顏學(xué)升
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.18
技術(shù)公布日：2017.07.14