[發(fā)明專利]膜厚可調(diào)的外環(huán)狀彈性壁布膜器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310096821.5
• 申請日: 2013-03-25
• 公開（公告）號: CN103143183A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱家驊;劉人滔;鄭曉軍;王子寧;夏素蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: B01D1/22
• 分類號: B01D1/22;B01D1/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣液傳質(zhì)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是具有超薄特性和膜厚可調(diào)性的降膜分布器。

背景技術(shù)

降膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)廣泛應(yīng)用于化工、食品、醫(yī)藥、海水淡化與熱電等行業(yè)，其液體流量小、傳熱溫差利用度高等特點(diǎn)，與覆蓋傳熱壁面的液膜厚度及其均勻度密切相關(guān)。因此布膜技術(shù)是該領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)之一。傳統(tǒng)布膜器，都是利用插件與管內(nèi)壁面構(gòu)造出液體流動的狹縫引導(dǎo)液體在降膜管表面均勻鋪展（李瑞，董偉志，史曉平，張少峰.化工學(xué)報(bào)，?2002,?51(5):?699-702），產(chǎn)生的膜厚是不可調(diào)的，膜厚的均勻性難以保證。而外環(huán)狀彈性降膜分布器，產(chǎn)生降膜流動的機(jī)理是受內(nèi)壓彈性薄壁軸對稱變形協(xié)調(diào)原理，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度，具有均勻性和穩(wěn)定性內(nèi)在機(jī)理。膜厚及布膜流量與布膜器內(nèi)液柱高度成線性關(guān)系，精確可調(diào)。本發(fā)明方法在降膜管外壁產(chǎn)生的均勻降膜厚度小至8~10微米，為高效降膜蒸發(fā)傳熱傳質(zhì)提供實(shí)施手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開一種外環(huán)狀彈性壁布膜器及其布膜方法，彈性壁的原始內(nèi)徑與降膜管外徑相等、無降膜流動時(shí)與降膜管外壁貼合。布膜器內(nèi)的液柱壓力作用下使彈性壁發(fā)生均勻、連續(xù)的徑向變形來實(shí)現(xiàn)自動開關(guān)和均勻布膜，其半徑擴(kuò)張量即為降膜厚度、精確可控。降膜厚度與布膜器內(nèi)的液柱距降膜出口的高度成線性關(guān)系。

本發(fā)明的具體方法是：與降膜管1同軸安放環(huán)形布膜器進(jìn)液杯2。環(huán)形彈性壁4的原始內(nèi)徑與降膜管1的外徑相等，原始長度L=30~300mm，下端與降膜管外壁貼合長度為其全長的1/3~1/2，上端擴(kuò)張后套裝于進(jìn)液杯2的下頸并用緊固環(huán)3固定。液體由進(jìn)液杯2的上部開口端進(jìn)入布膜器，形成具有一定高度的液面，液面上方的氣相壓力與降膜管1外環(huán)狀降膜表面的氣相壓力之差△p=0~100Pa且保持穩(wěn)定。進(jìn)液杯2的液面距降膜出口（即環(huán)形彈性壁4的下端部位置）的高度小于ho，彈性壁4下端部與降膜管外壁保持貼合，無液體流出，布膜器處于關(guān)閉狀態(tài)；液面距降膜出口的高度達(dá)到h_o，彈性壁4下端部處于臨界張開狀態(tài)，只要液面高度再增加即會從彈性壁4下端部張開后與降膜管外壁之間形成的軸對稱環(huán)形通道產(chǎn)生均勻的外環(huán)狀降膜流動，其膜厚與布膜液面高度h_d具有線性關(guān)系。

其中，彈性壁材料的泊松比為ν=0.1~0.5、楊氏模量為E=1.0MPa?~3.0MPa、?壁厚為t=0.1mm~1.5mm，降膜管外徑D₁=10mm~50mm，ρ為液體密度，g為重力加速度，啟動液位高度h_o?=10mm~150mm，布膜液面高度h_d?=100?mm~450mm。

本發(fā)明外環(huán)狀彈性壁布膜器為圓管外液體降膜分布提供了精確可控的流動通道，彈性材料本身的變形協(xié)調(diào)性質(zhì)使彈性壁面對液體壓力變化可以產(chǎn)生很靈敏的負(fù)反饋響應(yīng)，有效避免“溝流”等不均勻現(xiàn)象的發(fā)生，保證超薄布膜均勻特性，布膜厚度為0.05mm~2.0mm。布膜厚度與布膜流量均與布膜器內(nèi)的布膜液面高度h_d成線性關(guān)系，為工程設(shè)計(jì)、操作調(diào)節(jié)與控制提供了可靠的依據(jù)。

附圖說明??附圖1是本發(fā)明提供的膜厚可調(diào)的外環(huán)狀彈性壁布膜器啟動液位示意圖。圖中：1-降膜管；2-布膜器進(jìn)液杯；3-緊固環(huán)；4-彈性壁。附圖2是穩(wěn)態(tài)操作示意圖。

以下結(jié)合實(shí)施例對附圖作進(jìn)一步闡述。

具體實(shí)施方式??以下結(jié)合但不限于實(shí)施例闡述本發(fā)明具體實(shí)施方式

布膜液體：30%甘油-水溶液，密度ρ=1073kg/m³

彈性壁材料性質(zhì)：泊松比ν=0.4、楊氏模量E=1.8?MPa、?壁厚t=0.21mm，彈性壁長度L=30mm

降膜管外徑D₁=14mm，降膜管材質(zhì)為316L不銹鋼。

啟動液位高度h_o?=33mm

△p=0

實(shí)測布膜液面高度h_d與對應(yīng)膜厚δ見下表：