本專利屬于膜蒸餾水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種利用漩渦流動優(yōu)化膜蒸餾過程的裝置。

背景技術(shù)：

中國的淡水資源情況十分嚴(yán)峻，而海水淡化是解決水資源短缺的有效途徑。膜蒸餾過程是一種將膜技術(shù)和膜蒸餾相結(jié)合的分離過程，膜蒸餾過程中的膜具有疏水性，該膜只允許水蒸汽透過而不被料液潤濕。膜蒸餾過程的基本原理為料液中易揮發(fā)性組分在膜兩側(cè)蒸汽壓差的推動下穿過微孔疏水膜的膜孔，并在微孔疏水膜的另一側(cè)冷凝，該方法具有產(chǎn)品水純度高，能量利用率高，操作條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，但是由于膜蒸餾過程中會產(chǎn)生溫度邊界層和濃度邊界層，使得產(chǎn)水量大大降低，同時(shí)膜污染問題也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

cn105344249a公開了一種調(diào)節(jié)裝置、膜蒸餾裝置及系統(tǒng)，利用向膜組件熱側(cè)通空氣的方法來增加膜表面的擾動，破壞溫度邊界層和濃度邊界層增加膜通量，該方法缺點(diǎn)在于會存在氣泡依附于膜表面，影響膜表面?zhèn)髻|(zhì)面積和傳熱系數(shù)。

cn1416942a公開了一種超聲波與磁場共同防治膜污染的裝置，利用超聲波的空化作用和磁場的防垢共同作用來有效減少膜污染程度，超聲波的空化作用可以一定程度上破壞層流，該方法缺點(diǎn)在于只適用于小型膜組件，在大型膜組件中效果一般。

cn101496999b公開一種高溫膜蒸餾裝置，該裝置利用擋流板，增加了通過中空纖維膜的質(zhì)量和熱量傳遞。該方法缺點(diǎn)在于一方面增加了膜組件內(nèi)熱料液的壓力損失，提高了泵的能量消耗，另一方面擋流板的布置損失了膜組件中的可利用面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在解決在膜蒸餾過程中，由于溫度極化和濃度極化，膜污染的問題導(dǎo)致膜通量下降的問題。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)：

利用漩渦流動優(yōu)化膜蒸餾過程的裝置，包括殼體，料液進(jìn)口，料液出口，滲透側(cè)進(jìn)口，滲透側(cè)出口，底殼，中空纖維膜和液位觀察口。料液進(jìn)口位于殼體頂部，所述料液進(jìn)口下端布置有一定角度的導(dǎo)流片ⅱ，料液出口管道位于底殼中央，滲透側(cè)進(jìn)口位于殼體一側(cè)，滲透側(cè)出口位于殼體另一側(cè)，中空纖維膜布置在殼體內(nèi)部，其內(nèi)部空腔聯(lián)通滲透側(cè)進(jìn)口和滲透側(cè)出口，液位觀察口位于殼體側(cè)面，液位觀察口采用防霧鏡進(jìn)行遮蓋，上標(biāo)有水位刻度，形狀為矩形，熱液側(cè)液體溫度較高，產(chǎn)生蒸汽模糊液位觀察口，故選用防霧鏡進(jìn)行遮蓋。

料液側(cè)可以加入海水，工業(yè)污水，生活污水等廢水，滲透側(cè)可以通入冷水進(jìn)行直接冷卻，也可將滲透側(cè)蒸汽通過真空泵抽入冷凝器冷卻。

作為優(yōu)選，中空纖維膜數(shù)量控制在220～2412根，材料為改性聚丙烯。

作為優(yōu)選，所述料液進(jìn)口為若干個。

作為優(yōu)選，滲透側(cè)出口管道上還裝有料液出口閥門，可以調(diào)節(jié)料液出口流量。

作為優(yōu)選，底殼設(shè)置為漏斗狀，其內(nèi)壁周向均布從上之下螺旋的導(dǎo)流片ⅰ，布置有2～5圈，為流體提供導(dǎo)向，促進(jìn)旋渦的形成。

作為優(yōu)選，因底殼是帶有弧度的漏斗形，無法平整放置，所以底殼四周安裝有四角支架(11)，支撐整個裝置，其材料為不銹鋼。

作為優(yōu)選，殼體頂部還布置有排氣閥，用于排盡裝置內(nèi)的空氣。

作為優(yōu)選，殼體的側(cè)邊進(jìn)行倒圓角工藝，圓角的半徑為4mm，使得漩渦流可以充分進(jìn)入殼體角落，不留死角。

作為優(yōu)選，料液進(jìn)口，料液出口，滲透側(cè)進(jìn)口，滲透側(cè)出口均裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測進(jìn)出口溫度。

本發(fā)明的有益效果在于：

無需接入外加能源和昂貴的元件，在裝置中制造產(chǎn)生漩渦的條件，使料液自發(fā)產(chǎn)生漩渦，相比于加入擋流板的裝置而言，該方法減小了料液壓力損失，從而降低了泵的耗電量。漩渦使得裝置中的料液充分混合，增加流體湍動，破壞了溫度邊界層和濃度邊界層，提高膜通量，同時(shí)還可以將殼體死角和膜表面殘余的雜質(zhì)吸入中心出口管道，極大地延長了膜的使用壽命。此外，該裝置即適用于小型膜蒸餾設(shè)備，也適用于大型膜蒸餾設(shè)備。

附圖說明

圖1是實(shí)施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是底殼內(nèi)壁的展開圖。

圖3是實(shí)施例2的料液進(jìn)口處結(jié)構(gòu)簡圖。

附圖標(biāo)記說明：1.殼體，2.料液進(jìn)口，3.料液出口，4.滲透側(cè)進(jìn)口，5.滲透側(cè)出口，6.底殼，7.中空纖維膜，8.液位觀察口，9.料液出口閥門，10.導(dǎo)流片ⅰ，11.四角支架，12排氣閥，13.導(dǎo)流片ⅱ。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。裝置包括殼體1，料液進(jìn)口2，料液出口3，滲透側(cè)進(jìn)口4，滲透側(cè)出口5，底殼6，中空纖維膜7和液位觀察口8。料液進(jìn)口2位于殼體1頂部，所述料液進(jìn)口2下端布置有一定角度的導(dǎo)流片ⅱ13，料液出口管道位于底殼6中央，滲透側(cè)進(jìn)口4位于殼體1一側(cè)，滲透側(cè)出口5位于殼體1另一側(cè)，中空纖維膜7布置在殼體1內(nèi)部，其內(nèi)部空腔聯(lián)通滲透側(cè)進(jìn)口4和滲透側(cè)出口5，液位觀察口8位于殼體1側(cè)面，液位觀察口8采用防霧鏡進(jìn)行遮蓋，上標(biāo)有水位刻度，形狀為矩形，熱液側(cè)液體溫度較高，產(chǎn)生蒸汽模糊液位觀察口8，故選用防霧鏡進(jìn)行遮蓋。

滲透側(cè)出口5管道上裝有料液出口閥門9，可以調(diào)節(jié)料液出口流量。底殼6設(shè)置為漏斗狀,其內(nèi)壁周向均布從上之下螺旋的導(dǎo)流片ⅰ10，布置有2～5圈，為流體提供導(dǎo)向，促進(jìn)旋渦的形成。因底殼是帶有弧度的漏斗形，無法平整放置，所以底殼四周安裝有四角支架11，支撐整個裝置，其材料為不銹鋼。殼體1頂部布置有排氣閥12。料液進(jìn)口2，料液出口3，滲透側(cè)進(jìn)口4，滲透側(cè)出口5均裝有溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測進(jìn)出口溫度。殼體1的側(cè)邊進(jìn)行倒圓角工藝，圓角的半徑為4mm，使得漩渦流可以充分進(jìn)入殼體1角落，不留死角。

實(shí)施例1結(jié)合附圖1圖2，首先關(guān)閉料液出口閥門9，打開排氣閥12，料液通入料液進(jìn)口2進(jìn)入裝置，通過液位觀察口8觀察，當(dāng)裝置中料液到達(dá)指定水位時(shí)，關(guān)閉料液出口閥門9和排氣閥12，裝置中的料液會因?yàn)橹行牧魉龠^快和底殼6、導(dǎo)流片ⅰ10的共同作用在料液中產(chǎn)生漩渦，調(diào)節(jié)進(jìn)口流量和料液出口閥門9使得料液始終保持在穩(wěn)定液位。

實(shí)施例2結(jié)合附圖3，在殼體1上設(shè)置4個料液進(jìn)口2，在進(jìn)口處安裝導(dǎo)流片ⅱ13，使得進(jìn)口料液成一定角度流入裝置，有助于漩渦的形成。其余元件與實(shí)施例1一致。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于膜蒸餾水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種利用漩渦流動優(yōu)化膜蒸餾過程的裝置。該裝置包括殼體，中空纖維膜，料液進(jìn)口，料液出口，滲透側(cè)進(jìn)口，滲透側(cè)出口，料液出口閥門，底殼，導(dǎo)流片，支架，排氣閥，液位觀察口。該裝置應(yīng)用于膜蒸餾系統(tǒng)中，能夠在膜組件中制造漩渦，加大了膜表面的擾動，一方面，破壞了溫度邊界層和濃度邊界層，從而強(qiáng)化膜蒸餾過程中的傳熱傳質(zhì)過程，另一方面，漩渦可以帶走膜表面及膜組件死角的顆粒物。具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：金煜;田程友;顏學(xué)升
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.18
技術(shù)公布日：2017.07.14