【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于蒸馏，具体来说涉及一种螺旋式膜蒸馏设备。
技术介绍
1、随着现代工业的高速发展和人口膨胀，水资源短缺已成为全球面临的严重挑战。海水储量丰富，占全球地表含水量的97％，通过海水淡化技术利用海水资源是解决水资源问题的有效途径。目前，海水淡化工艺主要包括多级闪蒸、多效蒸馏、反渗透和膜蒸馏等。其中，膜蒸馏技术是以高孔隙率疏水膜为分离介质、以膜两侧温度差为驱动力，将盐水侧的淡水经过“蒸发-传递-冷凝”三步进入冷侧，从而实现浓缩盐水、产出淡水的一种海水淡化方法。自1963年首次提出以来，因出水水质高、运行压力低和运行温度低等优点备受关注。然而，现有膜蒸馏设备对海水进行脱盐，存在以下几个方面的问题：(1)设备占地面积广，空间利用率低；(2)能源的消耗率高、损失大、利用率极低。这些问题在一定程度上限制了膜蒸馏技术在海水淡化等领域的产业化实施。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种螺旋式膜蒸馏设备。
2、本专利技术的另一目的在于提供上述螺旋式膜蒸馏设备的使用方法。
3、本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。
4、一种螺旋式膜蒸馏设备，包括：管道、加热装置、净水池和初级原液池，所述管道为螺旋结构，在所述管道内固装有膜蒸馏膜，以使膜蒸馏膜将所述管道内部分隔成两个沿管道径向排列的空间：加热区和导气导流区，所述加热区位于所述管道两个端口处的开口为第一端口和第二端口，所述导气导流区位于所述管道靠下端口处的开口为第三端口，所述
5、所述初级原液池为密封的腔体，所述初级原液池内用于存储海水或工业用水原液，在所述初级原液池的顶部固装有冷凝设备，冷凝设备用于对初级原液池内蒸发的汽体进行冷凝；所述第一端口用于向所述加热区内输入海水或工业用水原液，所述第二端口与所述初级原液池连通，用于向所述初级原液池内排液；所述第三端口与所述净水池连通，所述第四端口用于与冷凝设备的冷凝水排出口连通；所述加热装置用于对所述加热区加热。
6、在上述技术方案中，所述加热装置为棒状结构，所述加热装置位于所述螺旋结构的轴心处。
7、在上述技术方案中，所述第一端口位于所述第二端口的上方。
8、作为一种实施情况，所述第一端口与所述初级原液池连通，用于从所述初级原液池内抽取海水或工业用水原液。
9、作为另一种实施情况，还包括：非密封的开放式初级原液池，开放式初级原液池内用于放置海水或工业用水原液，所述第一端口与所述开放式初级原液池连通，用于从所述开放式初级原液池内抽取海水或工业用水原液。
10、在上述技术方案中，还包括第一过滤膜，用于对进入所述开放式初级原液池内海水或工业用水原液过滤。
11、在上述技术方案中，所述膜蒸馏膜沿所述管道长度方向的边缘与所述管道的内壁连接。
12、在上述技术方案中，所述开放式初级原液池内液位高于所述第一端口。
13、在上述技术方案中，还包括：在冷凝区与导气导流区之间安装的加装压力补偿装置，压力补偿装置用于从螺旋式膜蒸馏设备外向导气导流区内通入气体。
14、上述螺旋式膜蒸馏设备的使用方法，包括以下步骤：使加热装置对加热区加热，膜蒸馏膜能承受的其两面压力差的最大值为x，在保持膜蒸馏膜两面压力差小于x的前提下，向加热区内通入海水或工业用水原液。
15、本专利技术有益效果如下：
16、(1)螺旋式膜蒸馏设备以螺旋式结构对海水或工业用水原液进行膜蒸馏处理，减少占地面积，提高了空间利用率。海水或工业用水原液在加热区内流动时，由于螺旋式膜蒸馏设备中管道是螺旋结构，加热区内海水或工业用水原液会产生离心力，离心力会提高水蒸气从加热区进入导气导流区的速度，增加膜蒸馏通量。
17、(2)加热装置和管道间留有空隙，存在静止空气，起到保温效果，提高热能利用率，节约能耗，降低成本。
18、(3)充分利用从加热区返回初级原液池的海水或工业用水原液带有的余热，使海水或工业用水原液在初级原液池蒸发，产生水蒸气，经过冷凝，为导气导流区提供流体，稳定膜蒸馏膜两面的压差，大大提高了热能的利用率，成本显著降低。
19、(4)水蒸气通过导气导流区，在膜蒸馏膜一面吹过，带动导气导流区流体的流速，使从加热区蒸发的水蒸气随之运动，加速了蒸发效果，提高生产速率。
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1.一种螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，包括：管道(1)、加热装置(2)、净水池(3)和初级原液池(4)，所述管道(1)为螺旋结构，在所述管道(1)内固装有膜蒸馏膜(5)，以使膜蒸馏膜(5)将所述管道(1)内部分隔成两个沿管道(1)径向排列的空间：加热区(1-1)和导气导流区(1-2)，所述加热区(1-1)位于所述管道(1)两个端口处的开口为第一端口(1-1-1)和第二端口(1-1-2)，所述导气导流区(1-2)位于所述管道(1)靠下端口处的开口为第三端口(1-2-1)，所述导气导流区(1-2)位于所述管道(1)靠上端口处的开口为第四端口(1-2-2)；
2.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述加热装置(2)为棒状结构，所述加热装置(2)位于所述螺旋结构的轴心处。
3.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述第一端口(1-1-1)位于所述第二端口(1-1-2)的上方。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述第一端口(1-1-1)与所述初级原液池(4)连通，用于从所述初级原液池(4)
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，还包括：非密封的开放式初级原液池(7)，开放式初级原液池(7)内用于放置海水或工业用水原液，所述第一端口(1-1-1)与所述开放式初级原液池
6.根据权利要求5所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，还包括第一过滤膜(8)，用于对进入所述开放式初级原液池(7)内海水或工业用水原液过滤。
7.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述膜蒸馏膜(5)沿所述管道(1)长度方向的边缘与所述管道(1)的内壁连接。
8.根据权利要求5所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述开放式初级原液池(7)内液位高于所述第一端口(1-1-1)。
9.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，还包括：在冷凝区与导气导流区(1-2)之间安装的加装压力补偿装置，压力补偿装置用于从螺旋式膜蒸馏设备外向导气导流区(1-2)内通入气体。
10.如权利要求1所述螺旋式膜蒸馏设备的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：使加热装置(2)对加热区(1-1)加热，膜蒸馏膜(5)能承受的其两面压力差的最大值为X，在保持膜蒸馏膜(5)两面压力差小于X的前提下，向加热区(1-1)内通入海水或工业用水原液。
...【技术特征摘要】
1.一种螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，包括：管道(1)、加热装置(2)、净水池(3)和初级原液池(4)，所述管道(1)为螺旋结构，在所述管道(1)内固装有膜蒸馏膜(5)，以使膜蒸馏膜(5)将所述管道(1)内部分隔成两个沿管道(1)径向排列的空间：加热区(1-1)和导气导流区(1-2)，所述加热区(1-1)位于所述管道(1)两个端口处的开口为第一端口(1-1-1)和第二端口(1-1-2)，所述导气导流区(1-2)位于所述管道(1)靠下端口处的开口为第三端口(1-2-1)，所述导气导流区(1-2)位于所述管道(1)靠上端口处的开口为第四端口(1-2-2)；
2.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述加热装置(2)为棒状结构，所述加热装置(2)位于所述螺旋结构的轴心处。
3.根据权利要求1所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述第一端口(1-1-1)位于所述第二端口(1-1-2)的上方。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的螺旋式膜蒸馏设备，其特征在于，所述第一端口(1-1-1)与所述初级原液池(4)连通，用于从所述初级原液池(4)内抽取海水或工业用水原液。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：鞠敬鸽，罗云，董洪明，姚思雨，潘鹤天，蒙莹，李怡群，刘婷，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：
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