【技术实现步骤摘要】
本申请涉及气液混合，特别是一种用于气体向液体扩散的装置。
技术介绍
1、氨水应用广泛，氨水可用作农业肥料，且在化学工业中用于制造各种铵盐，有机合成的胺化剂，生产热固性酚醛树脂的催化剂，在纺织工业中用于毛纺、丝绸、印染行业，作洗涤羊毛、呢绒、坯布油污和助染、调整酸碱度等用；另外，还用于制药、制革、热水瓶胆(镀银液配制)、橡胶和油脂的碱化。但氨水具有挥发性，易挥发出氨气，随温度升高、浓度增大和放置时间延长而挥发率增加，影响氨水浓度的均匀性，进而影响氨水的使用效果。
2、申请公告号为cn100361729c，名称为用于形成气体传递膜的褶式结构，其中，一种用于实现气体通过薄膜从第一流体传递到第二流体的接触器装置，包括：一个位于外壳内的圆柱形褶式膜滤芯，所述外壳具有用于第一流体的第一入口和第一出口以及至少一个用于第二流体的第二出口，位于所述第一流体的第一流道中的挡板。该专利中通过设置挡板来实现将流体引入褶式滤芯各片之间的缝隙。若将该装置用于氨气与去离子水制备氨水，那么随着氨气溶解于去离子水中，该装置内溶液浓度逐渐增大，温度逐渐升高；由于氨水具有挥发性，氨水在高温高浓度的条件下易挥发出氨气，导致氨水浓度和均匀性的下降。
3、因此，本领域技术人员需设计一种用于气体向液体扩散的装置，以解决现有技术中，由于装置内溶液浓度逐渐增大，温度逐渐升高，而导致气体挥发，进而降低溶液浓度均匀的问题。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本申请提供了一种用于气体向液体扩散的装置，解决
2、为了实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：
3、一种用于气体向液体扩散的装置，包括折叠滤芯和外壳，所述折叠滤芯置于所述外壳内，且与所述外壳之间形成储液腔，所述外壳的一端为进料端且设有第一进料口和第二进料口，所述外壳的另一端为出料端且设有出料口，液体通过所述第二进料口进入所述储液腔，气体通过所述第一进料口进入所述折叠滤芯，气体透过所述折叠滤芯向所述储液腔扩散；所述外壳的所述进料端与出料端之间具有筒体；
4、所述筒体的内壁与所述折叠滤芯轴向的外壁形成环形气体扩散区，所述环形气体扩散区的径向截面积由所述进料端向所述出料端的方向呈梯度递减，所述环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度为0.2-2mm2/mm；所述折叠滤芯的单位轴向长度的透气量为100-500s/ml/cm。
5、本申请用于气体向液体扩散的装置，利用折叠滤芯实现气体向液体的扩散及混合，折叠滤芯使气体在扩散过程中具有较大的有效透气面积，使气液混合的更加均匀。另外，整个滤芯轴向外壁均能够供气体透过与液体接触，使得更多的气体能够在单位时间内与更多的液体接触混合，提高气体和液体的混合效率，本申请将筒体的内壁与折叠滤芯轴向的外壁之间的空间定义为环形气体扩散区，在环形气体扩散区内，充斥着液体，气体透过折叠滤芯与液体接触，环形气体扩散区的截面为圆环，保证在折叠滤芯的单位截面上的周向压力基本一致，气体能够均匀地从折叠滤芯的轴向外壁透出。具体的，本申请中的气体为氨气，液体为去离子水。其中，储液腔为折叠滤芯与外壳内壁之间的腔体，筒体的内壁与折叠滤芯轴向的外壁之间的空间为环形气体扩散区，环形气体扩散区属于储液腔的一部分。
6、去离子水自进料端流向出料端的过程中不断混合并溶解氨气，因而氨水的浓度自进料端向出料端不断提高，由于氨气溶于水为放热反应，因此，氨水浓度的提高也意味着氨水温度的提高，而正如前述，氨水在高浓度、高温度条件下容易发生氨气解吸，一旦氨气在高浓度、高温的条件下大量解吸，大量解吸的氨气上升移动聚集在滤芯靠近进料端的区域，使滤芯靠近进料端的区域的压力过大，增大了滤芯靠近进料端区域气体的扩散阻力，进而降低了气体由滤芯内侧向外侧的扩散量，而导致氨水浓度的均匀性度降低，因此，本申请对环形气体扩散区做了改进，使得环形气体扩散区的径向截面积由所述进料端向所述出料端的方向呈梯度递减，环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度为环形气体扩散区靠近进料端的径向截面积与环形气体扩散区靠近出料端的径向截面积的差和环形气体扩散区的轴向长度之间的比值。其中，环形气体扩散区的径向截面积梯度递减是指，环形气体扩散区的径向截面积以连续减小的方式变化，或以逐级减小的方式变化。其中，连续减小为环形气体扩散区从靠近进料端向靠近出料端的径向截面的面积连续性减小。逐级减小为环形气体扩散区从靠近进料端向靠近出料端的径向截面的面积像台阶一样一级一级的减小。另外，环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度包括以下方式，但不仅限于以下方式：1、在轴向方向上滤芯外径不变、筒体内径梯度减小；2、在轴向方向上滤芯外径梯度递增、筒体内径不变；3、在轴向方向上滤芯的外径和筒体内径均发生变化，即滤芯的外径呈梯度递增、筒体内径呈梯度递减。具体实现方式包括但不限于以下方式：滤芯为柱状，筒体内径梯度递减，其中梯度递减包括连续减小和逐级减小等；或，滤芯外径梯度递增，筒体内径不变，其中梯度递增包括呈连续减小和逐级减小等，或者，滤芯的外径和筒体内径均发生变化，例如，滤芯的外径梯度递增，筒体内径连续减小。使得环形扩散区的径向截面积由靠近进料端向靠近出料端梯度减小；而环形气体扩散区内的液体流量不变，因此，环形气体扩散区内氨水的压力自进料端向靠近出料端梯度增大，而随着压力的增大，氨水的溶解度提高，即，本申请中环形气体扩散区截面积的变化梯度使氨水制备过程中不仅氨水的浓度、温度逐渐提高，氨水的压力也逐渐提高，以降低氨水由于浓度、温度提高而导致氨气解吸的可能性，从而确保制得的氨水具有更高的均匀性。
7、综上，在筒体内靠近进料端的压力向靠近出料端的压力梯度增大的作用下，避免由于外壳内温度逐渐升高以及氨水浓度梯度增大，导致氨水溶液中挥发出氨气，确保了制备溶液浓度的均匀度；同时避免了挥发的气体向进料端流动而导致进料端的压力过大，进而降低折叠滤芯靠近进料端一端的气体透出量。
8、环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度为0.2-2mm2/mm，使得环形气体扩散区在进料端和出料端的压力差在合理范围内，避免靠近出料端的压力过小而无法起到限制气体挥发的作用，也避免靠近出料端的压力过大导致折叠滤芯靠近出料端的一侧气体不易透出。若环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度过大，则靠近出料端附近的环形气体扩散区面积过小，降低溶液的流通量，易造成溶液在此处堆积，导致该处溶液存在不同的流动方向和不同的流速形成涡流，堵塞流道，反而导致氨水溶液因在装置内时间较长而增加气体挥发的概率。
9、另外，本申请还通过限制折叠滤芯的单位轴向长度的透气量，使折叠滤芯具有合适的气体扩散量，以确保气体与液体混合形成合适浓度的溶液。若单位轴向长度的透气量过大，则气体在液体中瞬时达到饱和，部分还未溶于液体的气体形成大量气泡，一方面气泡会堵塞在折叠滤芯的气体扩散通道，进而降低气体的扩散，使溶液浓度的均匀性降低；另一方面，环形气体扩散区靠近滤芯侧的液体瞬时达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于气体向液体扩散的装置，包括折叠滤芯和外壳，所述折叠滤芯置于所述外壳内，且与所述外壳之间形成储液腔，所述外壳的一端为进料端且设有第一进料口和第二进料口，所述外壳的另一端为出料端且设有出料口，其特征在于：
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体内腔轴向的锥度为0.004-0.024mm/mm，所述折叠滤芯的外壁为柱形面，所述环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度为0.5-1.8mm2/mm。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折叠滤芯包括具有孔洞结构的中心杆以及环设于所述中心杆周向的膜体；所述折叠滤芯的外壁与所述筒体的内壁的最大径向距离为H1；所述中心杆的内径为R1，
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述进料端的内壁设有连接管，所述连接管的一端与所述第一进料口连通，所述折叠滤芯的进气端设有与所述中心杆连通的中心管，所述连接管的另一端套设于所述中心管外周与所述中心管连通；
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述折叠滤芯的底部与所述出料口之间的轴向距离为D1，所述折叠滤芯的外壁与所述筒体的内壁的最
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述折叠滤芯底部与所述出料端底部内壁的最大距离D2为50-150mm，且D2与D1之间满足以下关系，D2：D1＝1.05-1.3。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出料端的内壁设有若干凸块，若干所述凸块围绕所述出料端的中心轴线布置。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述凸块轴向的最大高度为10-40mm。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述出料端的底部为凹弧面，所述出料口位于所述出料端的侧壁，所述出料口与所述凹弧面上凹点的轴向距离为3-20mm。
10.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述中心管的外壁环设有至少两个密封槽，用于与所述连接管密封，所述密封槽内设置有弹性密封圈；
...【技术特征摘要】
1.一种用于气体向液体扩散的装置，包括折叠滤芯和外壳，所述折叠滤芯置于所述外壳内，且与所述外壳之间形成储液腔，所述外壳的一端为进料端且设有第一进料口和第二进料口，所述外壳的另一端为出料端且设有出料口，其特征在于：
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述筒体内腔轴向的锥度为0.004-0.024mm/mm，所述折叠滤芯的外壁为柱形面，所述环形气体扩散区的径向截面积的变化梯度为0.5-1.8mm2/mm。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折叠滤芯包括具有孔洞结构的中心杆以及环设于所述中心杆周向的膜体；所述折叠滤芯的外壁与所述筒体的内壁的最大径向距离为h1；所述中心杆的内径为r1，
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述进料端的内壁设有连接管，所述连接管的一端与所述第一进料口连通，所述折叠滤芯的进气端设有与所述中心杆连通的中心管，所述连接管的另一端套设于所述中心管外周与所述中心管连通；
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【专利技术属性】
技术研发人员：贾建东，鲁俊，
申请(专利权)人：杭州科百特过滤器材有限公司，
类型：新型
国别省市：
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