一种改进的气隙式膜蒸馏结构制造技术

本发明专利技术涉及换热技术领域，提出一种改进的气隙式膜蒸馏结构，包括：高温料液通道，由第一隔板(1)和蒸馏膜(3)隔成；换热区，由蒸馏膜(3)和冷却板(9)隔成；低温料液通道，由冷却板(9)和第二隔板(10)隔成；导热结构，所述导热结构位于所述换热区，导热结构与蒸馏膜(3)之间充满水。本发明专利技术结合直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏的优点，使得在不影响膜蒸馏效率的前提下，利用高温料液的热量加热低温料液，进而实现热量的有效回收利用。

An improved structure of air gap membrane distillation

The invention relates to the technical field of heat exchange, and proposes an improved air gap membrane distillation structure, which includes: a high-temperature material liquid channel separated by a first partition (1) and a distillation membrane (3); a heat exchange area separated by a distillation membrane (3) and a cooling plate (9); a low-temperature material liquid channel separated by a cooling plate (9) and a second partition plate (10); a heat conduction structure, wherein the heat conduction structure is located in the heat exchange area, and the heat conduction structure and distillation The membrane (3) is filled with water. The invention combines the advantages of direct contact membrane distillation and air gap membrane distillation, so that under the premise of not affecting the efficiency of membrane distillation, the heat of high-temperature material liquid is used to heat the low-temperature material liquid, so as to realize the effective recovery and utilization of heat.

【技术实现步骤摘要】
一种改进的气隙式膜蒸馏结构
本专利技术涉及一种换热装置，更具体地，涉及一种改进的气隙式膜蒸馏结构。
技术介绍
膜蒸馏是膜分离与蒸发过程相结合的一种新型膜分离技术，利用疏水性微孔膜两侧的蒸气饱和压力差作为推动力，进料液在膜表面汽化，蒸汽透过微孔膜并冷凝，来实现溶质和溶剂的分离过程。在膜蒸馏过程中既有常规蒸馏中的蒸汽传质冷凝过程，又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程。它避免了蒸馏法易结垢、怕腐蚀和反渗透法需要高压操作的缺点。理论和实践证明膜蒸馏技术具有下列优点：(1)理论上膜蒸馏可以达到100％脱盐率。对大分子化合物、胶体、盐类等非挥发性物质的选择性为0,因此膜蒸馏的产品为高纯度水。膜蒸馏对水的选择性高于反渗透脱盐过程，甚至高于多级闪蒸。(2)盐浓度对膜蒸馏效率的影响远低于对反渗透和蒸馏法效率的影响，膜蒸馏过程中水的汽化过程需要大量的低品位热量目前常见的膜蒸馏方式共有四种，即气隙式膜蒸馏，直接接触式膜蒸馏，真空式膜蒸馏和气扫式膜蒸馏。直接接触膜蒸馏是膜的一侧直接接触热料液，另一侧直接接触冷流体。传质过程为：①水从被处理液体主体扩散到与疏水膜表面相接触的边界层；②水在边界层与疏水膜的界面气化；③气化的蒸汽扩散通过疏水性膜孔；④蒸汽在疏水膜的透过侧直接与冷流体接触而被冷凝。气隙式膜蒸馏的传质过程的前三步与直接接触膜蒸馏相同，从第四步开始，透过侧的蒸汽不直接与冷液体接触，保持一定的气隙，透过蒸汽扩散穿过空气隔离层后在冷凝板上进行冷凝。直接接触式膜蒸馏最为简单，但透过蒸馏膜的蒸汽直接与渗透侧冷却液混合，无法利用其冷凝释放的汽化潜热。气隙式膜蒸馏能够实现潜热的利用，但其气隙构成了传质过程的主要阻力，使得跨膜温差远小于膜两侧流体主体温差。
技术实现思路
针对
技术介绍
中的问题，本专利技术提出一种新型膜蒸馏微结构，包括：高温料液通道，由第一隔板和蒸馏膜隔成；换热区，由蒸馏膜和冷却板隔成；低温料液通道，由冷却板和第二隔板隔成；导热结构，所述导热结构位于所述换热区，导热结构与蒸馏膜之间充满水。可选地，所述改进的气隙式膜蒸馏结构还包括：加热器，所述加热器连接在高温料液通道内和低温料液通道之间，其中，低温料液通道内的低温料液通过加热器加热后再流入高温料液通道。可选地，有水层流过导热结构。可选地，所述导热结构为冷却翅片，冷却翅片一侧接触冷却板。可选地，所述冷却翅片为微结构，内部有微细管用于供冷却液流过。可选地，所述冷却翅片为螺旋结构。可选地，所述冷却翅片上设置有凸起。本专利技术的有益效果为：结合直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏的优点，使得在不影响膜蒸馏效率的前提下，利用高温料液的热量加热低温料液，进而实现热量的有效回收利用。导热结构的设计使得高温料液中的热量高效的传递至低温料液中，使得换热效率更高，加热器能耗更小，膜蒸馏的效率和造水比更高。附图说明为了更容易理解本专利技术，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本专利技术。这些附图只描绘了本专利技术的典型实施方式，不应认为对本专利技术保护范围的限制。图1为本专利技术的膜蒸馏结构的一个实施方式的主视图。图2为本专利技术的膜蒸馏结构的一个实施方式的俯视图。图3为本专利技术的肿瘤膜结构的冷却翅片的结构示意图。附图标记1-第一隔板；2-料液；3-蒸馏膜；4-水层；5-冷却翅片；6-产水；7-低温料液；8-加热器；9-冷却板；10-第二隔板。具体实施方式下面参照附图描述本专利技术的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。本专利技术是一种新型的膜蒸馏结构，是直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏的结合。使其具有直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏的优点。即可以预热冷侧料液，使得热量得到有效利用。图1显示了本专利技术的改进的气隙式膜蒸馏结构的一种实施方式。改进的气隙式膜蒸馏结构包括3个区：左侧为由第一隔板1和蒸馏膜3隔成的高温料液通道，料液2在该通道中流过，料液2属于高温料液。中间为蒸馏膜3和冷却板9隔成的换热区，换热区中间设置有冷却翅片5。冷却翅片5接触冷却板9，，导热结构与蒸馏膜3之间充满水。换热区的产水6从下方流出。右侧为冷却板9和第二隔板10隔成的低温料液通道，低温料液7从该区流出，然后通过加热器8加热后再流入高温料液通道。其中，换热区中，在蒸馏膜3和冷却板9之间充满水，在此定义为水层4(品质与产水6一致)。料液2经加热器8加热后流入料液侧通道，在蒸馏膜3表面汽化成水蒸气通过膜孔，在蒸馏膜3的另一侧迅速被蒸馏膜3和冷却板9之间的水层4冷却成水。蒸汽的汽化潜热转移至蒸馏膜3和冷却板9之间的水层中。而且，在蒸馏膜3和冷却板9之间存在导热结构，使得水中的热量高效传递到低温料液，用于加热低温料液，减小加热器的能耗，从而有效的利用热量。导热结构为冷却翅片5或者微通道结构等。图2显示了导热结构的一个机构示意图。冷却翅片5可以增大低温料液与水层之间的换热面积，高效的将水中的热量传递至低温料液。用于加热低温料液。冷却翅片5可以是突出的一个个棒状物，也可以是突出的细管，细管内可以流动冷却液。冷却翅片5上可以设置多个凸起，以加大表面积。冷却翅片5也可以是一根细管盘旋而成，细管内流动有冷却液。图3显示了这种冷却翅片的截面图。在翅片上开微通道用于增强水层和低温料液的换热，其换热性能更加突出。该专利技术的优点在于结合直接接触式膜蒸馏和气隙式膜蒸馏的优点，使得在不影响膜蒸馏效率的前提下，利用高温料液的热量加热低温料液，进而实现热量的有效回收利用。导热结构的设计使得高温料液中的热量高效的传递至低温料液中，使得换热效率更高，加热器能耗更小，膜蒸馏的效率和造水比更高。例如，在热料液进口温度为85℃，冷料液进口温度为27℃时，气隙式膜蒸馏组件的渗透通量为4L/m2h，使用该新型膜蒸馏结构，渗透通量可达到9.5L/m2h。渗透通量增加2.3倍。造水比也由3增加至7。例证表明，该新型膜蒸馏结构可以充分的利用了蒸汽的热量，能源节约能力显著增强。同时，单位膜面积的渗透通量显著增强，膜蒸馏效率显著增高。以上所述的实施例，只是本专利技术较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本专利技术技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改进的气隙式膜蒸馏结构，其特征在于，包括：/n高温料液通道，由第一隔板(1)和蒸馏膜(3)隔成；/n换热区，由蒸馏膜(3)和冷却板(9)隔成；/n低温料液通道，由冷却板(9)和第二隔板(10)隔成；/n导热结构，所述导热结构位于所述换热区，导热结构和所述蒸馏膜(3)之间留有气隙，导热结构与蒸馏膜(3)之间充满水。/n

【技术特征摘要】
1.一种改进的气隙式膜蒸馏结构，其特征在于，包括：
高温料液通道，由第一隔板(1)和蒸馏膜(3)隔成；
换热区，由蒸馏膜(3)和冷却板(9)隔成；
低温料液通道，由冷却板(9)和第二隔板(10)隔成；
导热结构，所述导热结构位于所述换热区，导热结构和所述蒸馏膜(3)之间留有气隙，导热结构与蒸馏膜(3)之间充满水。


2.根据权利要求1所述的改进的气隙式膜蒸馏结构，其特征在于，还包括：
加热器(8)，所述加热器(8)连接在高温料液通道内和低温料液通道之间，其中，低温料液通道内的低温料液(7)通过加热器(8)加热后再流入高温料液通道。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗永利，倪伟铭，杜小泽，张高远，杨明，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11