本实用新型专利技术涉及一种一体型热泵膜蒸馏装置。包括膨胀阀(1)、压缩机(2)、加热器(3)、冷却管(4)、疏水微孔膜管(5)和料液容器(6)；压缩机(2)、加热器(3)、膨胀阀(1)和冷却管(4)通过管路依次连接构成热泵工质循环回路；加热器(3)布置在料液容器(6)的底部；疏水微孔膜管(5)布置在料液容器(6)内，位于加热器(3)的上方，疏水微孔膜管(5)的端部穿出料液容器(6)，疏水微孔膜管(5)端部外表面与料液容器(6)壁上开孔之间的间隙用胶密封；冷却管(4)布置在疏水微孔膜管(5)内，冷却管(4)端部与疏水微孔膜管(5)端部之间的间隙用胶密封。本实用新型专利技术的有益效果是降低料液浓缩的能耗。
【技术实现步骤摘要】
一体型热泵膜蒸馏装置
本技术涉及一种用于化工、制药、食品、生物等领域料液浓缩的膜蒸馏装置，特别涉及一种一体型热泵膜蒸馏装置。
技术介绍
料液浓缩是化工、制药、食品、生物等领域料液处理的基本环节之一，膜蒸馏是基于疏水微孔膜允许水蒸气通过而不允许料液通过的特性，可实现料液的常压低温浓缩，有利于保护料液中的热敏性成分。膜蒸馏浓缩料液时，料液与疏水微孔膜直接接触，料液不能穿过疏水微孔膜，而料液中的水分在膜表面汽化为水蒸气后可穿过膜孔到达膜的另一侧；热泵膜蒸馏是利用热泵回收穿膜水蒸气蕴含的热能来加热料液，提供料液中水分在疏水微孔膜表面汽化所需的热能；常规的热泵膜蒸馏装置中，膜蒸馏组件和热泵部件之间多采用独立布置方式，需要设置料液泵使料液在各部件之间循环；由于料液在各部件之间循环的阻力通常较大，导致料液泵的能耗较高，对热泵膜蒸馏浓缩料液时能耗的降低带来了很大的制约。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的是提供一种不设置料液泵从而实现降低料液浓缩能耗的一体型热泵膜蒸馏装置。本技术的结构原理示意如附图1所示。包括膨胀阀(1)、压缩机(2)、加热器(3)、冷却管(4)、疏水微孔膜管(5)和料液容器(6)；压缩机(2)、加热器(3)、膨胀阀(1)和冷却管(4)通过管路依次连接构成热泵工质循环回路；加热器(3)布置在料液容器(6)的底部；疏水微孔膜管(5)布置在料液容器(6)内，位于加热器(3)的上方，疏水微孔膜管(5)的端部穿出料液容器(6)，疏水微孔膜管(5)端部外表面与料液容器(6)壁上开孔之间的间隙用胶密封；冷却管(4)布置在疏水微孔膜管(5)内，冷却管(4)端部与疏水微孔膜管(5)端部之间的间隙用胶密封。所述的疏水微孔膜管(5)的根数为一根或多根。所述的疏水微孔膜管(5)的材料为聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯。所述的冷却管(4)的根数为一根或多根。所述的冷却管(4)的材料为铜、铝或不锈钢。所述的加热器(3)为盘管式换热器。本技术的有益效果是：降低料液浓缩的能耗。附图说明附图1是本技术的结构原理示意图；图中：1为膨胀阀2为压缩机3为加热器4为冷却管5为疏水微孔膜管6为料液容器具体实施方式如附图1所示，本技术为一体型热泵膜蒸馏装置，包括膨胀阀(1)、压缩机(2)、加热器(3)、冷却管(4)、疏水微孔膜管(5)和料液容器(6)；压缩机(2)、加热器(3)、膨胀阀(1)和冷却管(4)通过管路依次连接构成热泵工质循环回路；加热器(3)布置在料液容器(6)的底部；疏水微孔膜管(5)布置在料液容器(6)内，位于加热器(3)的上方，疏水微孔膜管(5)的端部穿出料液容器(6)，疏水微孔膜管(5)端部外表面与料液容器(6)壁上开孔之间的间隙用胶密封；冷却管(4)布置在疏水微孔膜管(5)内，冷却管(4)端部与疏水微孔膜管(5)端部之间的间隙用胶密封；疏水微孔膜管(5)的根数为一根或多根；疏水微孔膜管(5)的材料为聚丙烯、聚偏氟乙烯或聚四氟乙烯；冷却管(4)的根数为一根或多根；冷却管(4)的材料为铜、铝或不锈钢；加热器(3)为盘管式换热器。当料液需要浓缩时，向料液容器(6)中注入待浓缩的料液，将加热器(3)和疏水微孔膜管(5)浸没在料液内；压缩机(2)运行，热泵循环回路中的热泵工质在压缩机(2)的压缩作用和膨胀阀(1)的节流作用下，加热器(3)内的高温高压热泵工质放热使加热器(3)外的料液升温；冷却管(4)内的低温低压热泵工质吸热使冷却管(4)外的介质降温；料液容器(6)底部的料液在加热器(3)的加热作用下温度升高，密度减小，通过浮力作用向上运动到疏水微孔膜管(5)处；料液中的水分在疏水微孔膜管(5)的外表面汽化，由于疏水微孔膜具有不允许料液通过而允许水蒸气通过的特性，水蒸气穿过膜孔到达疏水微孔膜管(5)的内表面，再穿过疏水微孔膜管(5)与冷却管(4)之间的间隙到达冷却管(4)的外表面，由于冷却管(4)内低温热泵工质的冷却作用，冷却管(4)的外表面温度很低，水蒸气在冷却管(4)的外表面凝结，冷凝水从疏水微孔膜管(5)的下部排出；水蒸气在冷却管(4)外凝结时所放出的热量被冷却管(4)内的低温热泵工质吸收，低温热泵工质再被压缩机(2)压缩后变为高温热泵工质进入加热器(3)来加热料液；由于疏水微孔膜管(5)外的料液中的水分汽化时需要吸热，使疏水微孔膜管(5)外的料液温度降低，密度增大，在重力作用下向下流动，回到料液容器(6)底部的加热器(3)处；料液容器(6)内的料液在加热器(3)的加热和疏水微孔膜管(5)的冷却作用下，在料液容器(6)内形成自然对流，热料液不断携带热能到达疏水微孔膜管(5)处，冷料液不断向下运动返回加热器(3)处；通过料液的上述运动，料液中的水分不断在疏水微孔膜管(5)外汽化为水蒸气进入疏水微孔膜管(5)内，在冷却管(4)外凝结为冷凝水排出，料液容器(6)内的料液不断被浓缩，当料液浓度达到设定值时，停止压缩机(2)的运行。由于疏水微孔膜管(5)和加热器(3)均布置在料液容器(6)内，不需要的料液泵和相应的料液管路，省去了料液泵运行所需的能耗，使料液浓缩的能耗显著降低。以上对本技术的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本技术的较佳实施例，不能被用于限定本技术的实施范围。凡依本技术申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本技术的专利涵盖范围之内。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种一体型热泵膜蒸馏装置，其特征在于，包括膨胀阀(1)、压缩机(2)、加热器(3)、冷却管(4)、疏水微孔膜管(5)和料液容器(6)；压缩机(2)、加热器(3)、膨胀阀(1)和冷却管(4)通过管路依次连接构成热泵工质循环回路；加热器(3)布置在料液容器(6)的底部；疏水微孔膜管(5)布置在料液容器(6)内，位于加热器(3)的上方，疏水微孔膜管(5)的端部穿出料液容器(6)，疏水微孔膜管(5)端部外表面与料液容器(6)壁上开孔之间的间隙用胶密封；冷却管(4)布置在疏水微孔膜管(5)内，冷却管(4)端部与疏水微孔膜管(5)端部之间的间隙用胶密封。/n
【技术特征摘要】
1.一种一体型热泵膜蒸馏装置，其特征在于，包括膨胀阀(1)、压缩机(2)、加热器(3)、冷却管(4)、疏水微孔膜管(5)和料液容器(6)；压缩机(2)、加热器(3)、膨胀阀(1)和冷却管(4)通过管路依次连接构成热泵工质循环回路；加热器(3)布置在料液容器(6)的底部；疏水微孔膜管(5)布置在料液容器(6)内，位于加热器(3)的上方，疏水微孔膜管(5)的端部穿出料液容器(6)，疏水微孔膜管(5)端部外表面与料液容器(6)壁上开孔之间的间隙用胶密封；冷却管(4)布置在疏水微孔膜管(5)内，冷却管(4)端部与疏水微孔膜管(5)端部之间的间隙用胶密封。
【专利技术属性】
技术研发人员：谢继红，秦彦沛，陈东，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：新型
国别省市：天津;12
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