專利名稱：膜蒸餾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型提供了一種膜蒸餾裝置，尤其是指一種改變膜組件熱工質(zhì)入流口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而提高膜通量的膜蒸餾裝置。
背景技術(shù)：
膜分離(membrane separation)技術(shù)是人類最早應(yīng)用的分離技術(shù)之一，20世紀(jì)60年代以來，各種膜分離技術(shù)，尤其是膜蒸餾(MembraneDistillation，簡稱MD)技術(shù)迅速發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。
通常所用的膜蒸餾裝置，其結(jié)構(gòu)主要包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，其中所述膜組件的熱側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，膜組件的冷側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路。
進(jìn)行蒸餾操作時，膜的一側(cè)(熱側(cè))與待處理的熱溶液(或稱原料液，熱側(cè)溶液，熱工質(zhì))直接接觸，膜的另一側(cè)為冷側(cè)。使膜兩側(cè)的流體處于不同的溫度，這樣便會產(chǎn)生蒸汽壓差，使熱側(cè)溶液中的水在膜表面蒸發(fā)形成蒸汽，水蒸汽在壓差的作用下通過膜孔擴(kuò)散到冷側(cè)冷凝下來，從而實(shí)現(xiàn)液相水溶液與氣相水分離的目的。
膜蒸餾操作的重要指標(biāo)是追求盡可能高的蒸餾通量，也稱膜通量，在膜蒸餾過程中操作溫差、冷熱端流量、溫度與濃度極化等許多因素都會影響蒸餾通量，當(dāng)操作條件一定時，溫度與濃度極化是造成膜通量降低的兩個非常重要因素。
溶液被蒸餾時，所有溶質(zhì)均被透過液傳送到膜表面上，在膜表面處發(fā)生汽化，而不能完全透過膜的溶質(zhì)受到膜的截留作用，在膜表面附近濃度升高，隨著溶質(zhì)被不斷地截留下來，就造成了膜面的溶質(zhì)濃度比原溶液的濃度要大得多，這種在膜表面附近濃度高于主體溶液濃度的現(xiàn)象稱為濃度極化(concentration polarization)。由于濃度極化現(xiàn)象的存在，膜表面附近溶質(zhì)濃度升高，從膜面到溶液主體就會產(chǎn)生溶質(zhì)的反方向擴(kuò)散流，從而增加了揮發(fā)性組分從溶液主體到膜面的傳質(zhì)阻力，增大了膜兩側(cè)的滲透壓差，使有效蒸汽壓差減小，透過通量降低，即降低膜通量。
另外，蒸餾溶液在膜面的熱側(cè)發(fā)生汽化時需要吸收大量的汽化潛熱，同時膜面與冷側(cè)發(fā)生熱交換，被帶走大量的熱量，這樣就使得膜面的溫度低于溶液主體的溫度，從而在膜面處產(chǎn)生了溫度邊界層。用于驅(qū)動膜蒸餾傳質(zhì)的溫度差由于溫度邊界層的存在而減小，膜兩側(cè)的飽和蒸汽壓差也隨之減小，使膜蒸餾通量降低。另一方面，(以空氣隙膜蒸餾為例)透過蒸汽在冷壁熱側(cè)上放出大量的汽化潛熱。汽化潛熱通過冷壁以導(dǎo)熱的傳熱方式進(jìn)入冷容腔。冷卻水以對流換熱的方式將這些熱量從冷壁冷側(cè)帶走。冷壁冷側(cè)的溫度一直高于冷工質(zhì)容腔冷卻水主體溫度，這樣就在膜面或冷壁的冷側(cè)附近也產(chǎn)生溫度邊界層，由于傳熱過程，間接地使膜面冷側(cè)也會存在溫度邊界層，這也會影響膜蒸餾通量。
在傳統(tǒng)的膜蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，是使操作過程中熱溶液的入流方向與膜面垂直，成90度的角度(稱法向入流)。這種情況下，入流的熱溶液對膜面處熱的擾動很小，膜兩側(cè)的溫度和濃度極化現(xiàn)象嚴(yán)重，膜通量很低，影響分離效率。
同樣操作條件下，由于濃度與溫度邊界層的存在將削弱蒸汽通過膜面的傳質(zhì)和整個蒸餾系統(tǒng)的熱效率，這是導(dǎo)致膜蒸餾通量降低的主要因素。因此，如何消除濃度與溫度邊界層對傳質(zhì)傳熱的影響是膜蒸餾技術(shù)的重要研究方向之一。Paz Godino等在Journal of Membrane Science 121(1996)83-93，“Membrene distillationtheory and experiments”中記載了研究結(jié)果，在膜組件中加入了機(jī)械攪拌裝置，使物料混合均勻，破壞溫度濃度極化現(xiàn)象，使蒸餾溶液的濃度與溫度保持均勻，達(dá)到提高膜通量的效果。這種采用加設(shè)攪拌裝置的做法固然可行，但是會增加膜組件的尺寸，給膜蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來一定的難度，使裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易拆裝清洗，且需要消耗能源，增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的便是針對上述問題，提供一種能夠有效消減膜分離過程中的溫度和濃度極化、提高膜通量，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便的膜蒸餾裝置。
為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型所提供的膜蒸餾裝置包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，其中所述膜組件的熱側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，膜組件的冷側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，其特征在于，所述膜組件熱側(cè)進(jìn)口處設(shè)置有至少一個熱工質(zhì)入流管(進(jìn)口管)，且該熱工質(zhì)入流管與膜接近的一端(前端)的開口設(shè)置為斜開口以使熱工質(zhì)的入流方向與膜面成小于90度的角度。這樣，在蒸餾過程中，熱工質(zhì)在膜組件熱側(cè)的入流方向會與膜面之間形成一定角度(而非成90度的法向入流)，以切向旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)_刷膜面，破壞了膜表面附近的溫度和濃度極化邊界層，從而有效提高膜通量。
本實(shí)用新型所提供的膜蒸餾裝置中，所述膜組件的類型并不受限制，例如可以是平板式、管式、卷式或中空纖維式膜組件等。
當(dāng)本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置中的膜組件為平板式時，優(yōu)選所述熱工質(zhì)入流管的傾斜方向朝向膜有效面積(通常情況下該有效面積為圓面或類似圓形的曲面)的切線方向，這樣將使熱工質(zhì)以切向旋轉(zhuǎn)的方式在盡可能大的范圍內(nèi)沖刷膜的有效面積。
所述熱工質(zhì)入流管可設(shè)置多個，優(yōu)選以有效膜的中心為中心，均勻分布。例如，所述熱工質(zhì)入流管可設(shè)有三個，且以有效膜的中心為中心，互呈120°角分布。
本實(shí)用新型中所述的熱工質(zhì)入流管的“斜開口”可以為不同設(shè)計(jì)形式，只要能夠達(dá)到使熱工質(zhì)通過該入流管口進(jìn)入熱容腔(熱工質(zhì)容腔)時是與膜面間呈一定的傾斜角度而切向旋轉(zhuǎn)沖刷膜面的目的即可。在具體實(shí)施時，還可以在所述熱工質(zhì)入流管的斜開口上設(shè)有噴嘴，直徑減小的噴嘴使流速增大，加大了熱工質(zhì)沖刷膜面的力度，更加有效的破壞溫度和濃度極化邊界層，這種方式使熱工質(zhì)的切向旋轉(zhuǎn)流動更明顯，更有利于提高膜通量。
另外，本實(shí)用新型所提供的膜蒸餾裝置可以是直接接觸式、真空式、掃氣式或空氣隙式膜組件，空氣隙式膜組件的冷側(cè)可設(shè)置冷壁，膜的滲透側(cè)與冷壁間具有間隙，發(fā)明人經(jīng)過大量試驗(yàn)觀察到，在蒸餾過程中，由于熱溶液的沖擊和膜材料自身的彈性作用，膜面并非保持平的(例如圖3中的虛線所示)，而是向冷壁方向鼓出的，通過對蒸餾過程中的傳熱傳質(zhì)機(jī)理的研究，該間隙量的確定以可實(shí)現(xiàn)在蒸餾過程中使膜的滲透側(cè)與冷壁之間保持部分接觸為標(biāo)準(zhǔn)。優(yōu)選地，所述膜滲透側(cè)與冷壁間的間隙量為可保持在蒸餾過程中使膜與冷壁接觸的面積占有效膜面積的70-80％時的距離，達(dá)到在提高熱效率的同時獲得較高的膜通量。
還可以在所述冷壁的表面設(shè)置縱向溝槽，加速蒸汽冷凝，并使冷凝液順溝槽較快流下。該溝槽的深度優(yōu)選在1mm左右。
另一方面，還可以在本實(shí)用新型的膜組件的熱側(cè)設(shè)置有超聲激勵裝置。該超聲激勵裝置由超聲信號發(fā)生器和超聲換能器組成。其中所述超聲換能器插入膜組件熱工質(zhì)容腔中，超聲激勵產(chǎn)生膜的高頻震動減弱濃度極化，增大膜通量；而超聲換能器的超聲功率可由大功率超聲信號發(fā)生器調(diào)節(jié)。
實(shí)驗(yàn)證明，通過上述結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，本實(shí)用新型能夠更好地使膜通量得到有效提高。
綜上所述，本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置，通過改良熱工質(zhì)入流管管口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠有效破壞溫度和濃度極化層，從而提高膜通量，而且，本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，能耗小，易拆裝清洗，可視化強(qiáng)，成本低等優(yōu)點(diǎn)，有利于使膜蒸餾技術(shù)得到更廣泛的應(yīng)用。


圖1為本實(shí)用新型的平板式膜組件的剖面示意圖，圖中“○”表示熱電偶。
圖2為本實(shí)用新型的空氣隙膜蒸餾裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中“○”表示熱電偶。
圖3-圖5為本實(shí)用新型中設(shè)置有冷壁及空氣隙且熱工質(zhì)入流管管口具有不同形態(tài)的膜組件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖。
圖6為本實(shí)用新型的一具體實(shí)施例的膜蒸餾裝置中熱工質(zhì)入流口及出口分布示意圖。
圖7為本實(shí)用新型中的設(shè)置有冷壁及空氣隙的膜組件實(shí)施例的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)以優(yōu)選具體實(shí)施例來對本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征做更進(jìn)一步的詳細(xì)說明，但并不對本實(shí)用新型的實(shí)施范圍構(gòu)成任何限制。
本實(shí)用新型所提供的膜蒸餾裝置，包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，其中所述膜組件的熱側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，所述膜組件的冷側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其采用開口端結(jié)構(gòu)改進(jìn)的長管作為熱工質(zhì)入流管，且該入流管具有斜開口。
本實(shí)用新型所提供的熱工質(zhì)入流口的改良設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，可以使熱工質(zhì)通過入流管進(jìn)入熱容腔時以一定的傾斜角度切向旋轉(zhuǎn)沖刷膜面，破壞溫度和濃度極化，使邊界層變薄，從而增大膜通量。
以平板式空氣隙膜組件為例，請結(jié)合參閱圖1和圖2所示，本實(shí)施例中的膜蒸餾裝置主要包括膜組件、熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；所述膜組件采用平板式膜組件，由膜9、熱工質(zhì)容腔堵頭10、熱側(cè)密封裝置11、分別插入熱容腔中的熱工質(zhì)出口管12和熱工質(zhì)入流管13(該入流管與膜接近的一端呈向上斜開口)、熱腔排氣口14、熱側(cè)熱電偶進(jìn)口15、空氣隙16、冷壁17、冷工質(zhì)容腔堵頭19、冷工質(zhì)進(jìn)出口20和21組成；所述熱工質(zhì)循環(huán)回路由恒溫?zé)崴?、泵2、球閥3和4、轉(zhuǎn)子流量計(jì)5、PVC管路6和7、熱工質(zhì)容腔8組成；冷工質(zhì)循環(huán)回路由冷工質(zhì)容腔18、PVC管路22、球閥23、24和25、恒溫冷水箱26、磁力驅(qū)動循環(huán)泵27和28、制冷機(jī)29組成。除此之外，還包括溫度測量裝置30、超聲激勵裝置31、流量(膜通量)測量裝置32等附屬部分。本實(shí)施例中的超聲激勵裝置31由超聲信號發(fā)生器311和超聲換能器312構(gòu)成，其中超聲換能器312插入膜組件熱工質(zhì)容腔8中，超聲激勵產(chǎn)生的高頻震動可減弱膜面濃度極化，增大膜通量；超聲換能器312的超聲功率可由大功率超聲信號發(fā)生器311調(diào)節(jié)。流量(膜通量)測量裝置32包括儲存冷凝液的容器321和電子天平322。
在使用本實(shí)施例的膜蒸餾裝置進(jìn)行膜蒸餾操作時，原料液在恒溫?zé)崴?中被加熱通過泵2、球閥3、PVC管路6、熱工質(zhì)入流管13進(jìn)入熱工質(zhì)容腔8，膜9熱側(cè)和冷側(cè)之間的溫度差產(chǎn)生傳遞組分氣相壓差，氣相壓差使高溫側(cè)溶液中的揮發(fā)性組分在膜面處汽化通過膜孔擴(kuò)散到空氣隙16中，部分被冷凝，其余部分則到達(dá)冷壁17冷凝下來，冷凝液流入容器321中被收集，本實(shí)施例為測定膜通量，設(shè)置電子天平322測量冷凝液質(zhì)量，通過計(jì)算得到膜通量。而剩余的原料液通過PVC管路7、球閥4重新回到恒溫?zé)崴?中被再次加熱。冷卻水通過磁力驅(qū)動循環(huán)泵27從恒溫冷水箱26中抽出經(jīng)進(jìn)口20送入冷工質(zhì)容腔18，在冷壁17的壁面上與所述揮發(fā)性組分發(fā)生熱量交換，然后從出口21經(jīng)PVC管路22、球閥23流回冷水箱26。冷工質(zhì)容腔的冷卻水由制冷機(jī)29維持在恒定的低溫。
為實(shí)現(xiàn)熱工質(zhì)的旋轉(zhuǎn)切向入流，本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置中熱工質(zhì)入流管13為一個長管，插入熱容腔后直接延伸到接近膜面處(如圖1、3-5所示)，且該入流管的開口端設(shè)計(jì)成斜開口(向上)，使熱工質(zhì)通過入流管進(jìn)入熱容腔時以切向旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)_刷膜面，達(dá)到破壞溫度和濃度極化、使邊界層變薄、從而增大膜通量的效果。如圖1所示，入流管13的插入位置在膜組件的內(nèi)壁附近，使熱工質(zhì)進(jìn)入熱容腔后在膜表面形成較大的沖刷面積。
入流管13的前端可以直接設(shè)置為斜端面開口，如圖3所示，或是如圖4所示，入流管13被設(shè)置成端部彎曲一定角度朝向膜面，或者，還可以如圖5所示在入流管13管口安裝噴嘴131，一方面可以通過設(shè)計(jì)調(diào)整噴嘴的開口方向而使熱工質(zhì)的入流方向與膜面成傾斜的角度沖刷膜面，另一方面由于噴嘴口徑的減小還可以提高溶液流速，加大熱工質(zhì)沖刷膜面的力度，更加有效地破壞膜表面附近的溫度和濃度極化邊界層，提高膜通量。
另請參閱圖6所示，其顯示本實(shí)用新型的一優(yōu)選實(shí)施例的膜蒸餾裝置中熱工質(zhì)入流口及出口分布，在本實(shí)施例中，采用了三根入流管同時插入熱容腔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該三根熱溶液入流管以有效膜面積(優(yōu)選為圓形)的中心為圓心互成120°角度均勻分布，而熱工質(zhì)的出口管位于熱容腔的中心。當(dāng)熱工質(zhì)以旋轉(zhuǎn)切向的入流方式流入熱容腔，沖刷膜面，形成旋渦后從中心出口處流出。各入流管前端的設(shè)計(jì)如前面所描述。適當(dāng)?shù)卣{(diào)整三個噴嘴與膜面的相對位置，就可以使熱溶液的入流方向與膜面成一定的角度，并以旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)_刷膜面。
根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例所提供的膜蒸餾裝置可為平板式空氣隙膜蒸餾裝置，對于已經(jīng)安裝好膜的組件，當(dāng)熱工質(zhì)流量一定時，空氣隙的間距δ確定為膜蒸餾過程中使膜與冷壁接觸的面積A’占有效膜面積A的70-80％時的距離。所述冷壁的表面還設(shè)置有縱向溝槽(如圖7所示)，該溝槽的深度為1mm左右。這些優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，均可使利用本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置進(jìn)行膜蒸餾操作時的膜通量得到有效提高。
為驗(yàn)證本實(shí)用新型的改良結(jié)構(gòu)所帶來的膜通量提高的有益效果，本實(shí)施例以空氣隙式膜蒸餾裝置(膜組件為平板式)為例，在已建立的圓形膜面、旋轉(zhuǎn)切向入流膜組件的實(shí)驗(yàn)臺架上，考察系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)在不同工況即熱側(cè)流量、溫差、間隙、時間變化對膜通量的影響。與現(xiàn)有技術(shù)中的法向入流(是指熱工質(zhì)沿垂直于膜面方向流動)相比，膜通量有明顯的差別。通過實(shí)驗(yàn)證明，在不同的冷熱端溫差(30℃-70℃范圍內(nèi))下，膜通量可提高12.3％-42.9％。例如，采用PTFE平板膜，原料液為自來水，熱工質(zhì)入流管一個并且斜開口，熱水質(zhì)量流量53.95g/s，冷卻水流量73.0g/s，空氣隙間隙2mm，熱工質(zhì)容腔熱水和冷工質(zhì)容腔的冷卻水溫差分別為30℃、40℃、50℃時，通過測量計(jì)算得到的膜通量比熱水直接流入熱工質(zhì)容腔時膜通量增加了23.0％、26.6％、29.7％；空氣隙為3mm，熱工質(zhì)容腔熱水和冷工質(zhì)容腔的冷卻水溫差分別為30℃、40℃、50℃時，通過測量計(jì)算得到的膜通量比熱水直接流入熱工質(zhì)容腔時膜通量增加了12.3％、21.9％、23.6％。
利用該裝置測定膜與冷壁間的接觸面積改變對膜通量的影響。試驗(yàn)中，冷熱工質(zhì)溫差70℃，調(diào)節(jié)熱端(熱側(cè))流量，測量不同空氣隙厚度δ時的膜通量及膜鼓出后與冷壁接觸的面積與膜面積之間的關(guān)系(可以參看圖3、圖4的情況示意)。
空氣隙δ＝1mm時，測量到A′/A分別在40-60％、70-80％、90％以上，膜通量分別為48kg/m2·h、72kg/m2·h、和69kg/m2·h，獲得最大膜通量72kg/m2·h時的熱端流量70g/s左右，熱效率大于60％；
空氣隙厚度δ＝2mm時，測量到A′/A分別在40-60％、70-80％、90％以上，膜通量分別為45kg/m2·h、68kg/m2·h、和65kg/m2·h，獲得最大膜通量68kg/m2·h時的熱端流量85g/s左右，熱效率大于60％；空氣隙δ＝3mm時膜面與冷壁接觸較少，空氣隙δ＝4mm時膜面與冷壁完全不接觸，此時測得的膜通量均小于20kg/m2·h。
如圖2所示，本實(shí)施例的膜蒸餾裝置的熱側(cè)還安裝了超聲激勵裝置31，由大功率超聲信號發(fā)生器311、超聲換能器312組成，超聲激勵產(chǎn)生膜的高頻震動、空化和聲學(xué)流作用減弱膜面濃度極化，增大了膜通量。在另一驗(yàn)證例中采用PTFE平板膜，熱水質(zhì)量流量53.3g/s，冷卻水流量73.0g/s，空氣隙間距2mm，或者使用直接接觸式膜組件，原料液為自來水，熱工質(zhì)容腔熱水和冷工質(zhì)容腔的冷卻水溫差分別為30℃、40℃、50℃時，通過測量計(jì)算得到的膜通量比熱水直接流入熱工質(zhì)容腔時膜通量增加了23.9％、18.0％、13.5％；空氣隙間距3mm，或者使用直接接觸式膜組件，原料液為自來水，熱工質(zhì)容腔熱水和冷工質(zhì)容腔的冷卻水溫差分別為30℃、40℃、50℃時，通過測量計(jì)算得到的膜通量比熱水直接流入熱工質(zhì)容腔時膜通量增加了47.5％、36.3％、28.2％。溫差越小，間隙越大，超聲作用越明顯；反之超聲作用越弱。
總之，本實(shí)用新型提供了一種新型結(jié)構(gòu)的膜蒸餾裝置，其通過改進(jìn)熱工質(zhì)的入流管結(jié)構(gòu)， 使熱工質(zhì)與膜面之間呈一定的傾斜角度并以旋轉(zhuǎn)切向方式?jīng)_刷膜面，這樣的方式不但有利于破壞濃度與溫度邊界層，有助于提高膜蒸餾通量，還可起到清洗膜面的作用，有效地增大膜通量。并且，本實(shí)用新型的膜蒸餾裝置具有尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，能耗小，易拆裝清洗，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求1.一種膜蒸餾裝置，包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成，其中所述膜組件的熱側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，膜組件的冷側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，其特征在于，所述膜組件熱側(cè)進(jìn)口處插置有至少一個具有一定長度的熱工質(zhì)入流管，其前端接近膜面，且開口設(shè)置為斜開口以使熱工質(zhì)的入流方向與膜面成小于90度的角度而以切向旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)_刷膜面。
2.權(quán)利要求1所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述膜組件包括平板式、管式、卷式和中空纖維式膜組件。
3.權(quán)利要求2所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述膜組件為平板式，熱工質(zhì)入流管前端設(shè)置在靠近膜組件的內(nèi)壁附近。
4.權(quán)利要求1所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述熱工質(zhì)入流管設(shè)有三個，且以有效膜的中心為中心，呈120°角均勻分布。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述熱工質(zhì)入流管的斜開口上設(shè)有噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述膜組件的冷側(cè)設(shè)置有冷壁，膜的滲透側(cè)與冷壁間具有間隙，且該間隙量為可實(shí)現(xiàn)在蒸餾過程中使膜的滲透側(cè)與冷壁之間保持部分接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述膜滲透側(cè)與冷壁間的間隙量為可保持在蒸餾過程中使膜與冷壁接觸的面積占有效膜面積的70-80％時的距離。
8.權(quán)利要求6或7所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述冷壁的表面設(shè)置有縱向溝槽。
9.權(quán)利要求1所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，膜組件的熱側(cè)設(shè)置有超聲激勵裝置。
10.權(quán)利要求9所述的膜蒸餾裝置，其特征在于，所述超聲激勵裝置由超聲信號發(fā)生器和超聲換能器組成。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種膜蒸餾裝置，其包括熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、膜組件、冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，其中所述膜組件的熱側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，膜組件的冷側(cè)進(jìn)出口通過管路與所述冷工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)組成回路，其特征在于，所述膜組件熱側(cè)進(jìn)口處插置有至少一個具有一定長度的熱工質(zhì)入流管，其前端接近膜面，且開口設(shè)置為斜開口，使熱工質(zhì)的入流方向與膜面成小于90度的角度而以切向旋轉(zhuǎn)的方式?jīng)_刷膜面，破壞膜表面附近的溫度和濃度極化邊界層，從而有效提高膜通量。即，本實(shí)用新型通過改變膜組件熱工質(zhì)入流口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)提高膜通量的目的，且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便。
文檔編號B01D61/36GK2690036SQ20042004965
公開日2005年4月6日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者田瑞, 李嵩, 楊曉宏, 黃東濤, 汪建文, 朱之墀, 李振法, 尹招琴, 崔洪江 申請人:內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)