倍，有利于蒸汽冷凝；溝槽29的槽頂26為微孔疏水膜6提供支撐，解決了傳統(tǒng)使用支撐板支撐微孔疏水膜6帶來的額外傳質(zhì)阻力。
[0027]水流分布暗道由蓋板21 (或蓋板28)、下底板22和圓柱凸臺23形成。圓柱凸臺23位于下底板22上，蓋板21 (或蓋板28)和下底板22的厚度均為1mm，圓柱凸臺23的高度為l-3mm，三者的總高度等于隔板的厚度；在膜蒸餾裝置夾緊狀態(tài)下，蓋板21 (或蓋板28)和下底板22為微孔疏水膜6和冷凝板7提供支撐，實現(xiàn)了更好的密封，防止料液竄流；水流分布暗道可以實現(xiàn)均勻布水和集水。
[0028]熱料液隔板5和冷料液隔板8兩側(cè)的表面均設置有多個鋸齒狀的水平溝槽25。水平溝槽25的槽頂26略低于料液隔板的表面，在膜蒸餾裝置夾緊狀態(tài)下，槽頂26和微孔疏水膜6之間形成0.5-lmm寬的狹縫；料液在狹縫中垂直流過水平溝槽25，由于鋸齒狀溝槽的粗糙度較大，料液可以在較低流速下實現(xiàn)湍流，對微孔疏水膜6形成有效的沖刷，充分削弱溫度極化和濃度極化，有利于膜通量的提高；水平流道25的穩(wěn)定存在解決了傳統(tǒng)由于額外添加湍流件帶來的組裝難度。料液隔板水平溝槽25的兩端設置有緩沖坡24，緩沖坡24的設置便于料液進出水流分布暗道。
[0029]換熱板11兩側(cè)的表面設置有多個鋸齒狀的水平溝槽25。尺寸與料液隔板上的水平溝槽25相通，水平溝槽25的槽底27與換熱板11的表面相平，水平溝槽25的深度不超過冷熱工質(zhì)隔板厚度的二分之一；在膜蒸餾裝置夾緊狀態(tài)下，換熱板11的水平流道25嵌入工質(zhì)隔板，相鄰換熱板11的槽頂26之間形成0.5-lmm寬的狹縫，冷熱工質(zhì)以湍流形式流過換熱板11的表面，有效提高了提高傳熱系數(shù)，使熱工質(zhì)能夠快速地將熱量傳遞給冷料液。
[0030]膜蒸餾膜堆和換熱裝置通過換向板9實現(xiàn)連接。膜蒸餾膜堆的冷料液出口 20通過換向板9與換熱裝置的冷工質(zhì)進口 30相連，吸收蒸汽潛熱的冷料液作為冷工質(zhì)進入換熱裝置；膜蒸餾膜堆的熱料液進口 19通過換向板9與換熱裝置的冷工質(zhì)出口 33相連，冷料液在換熱裝置經(jīng)過換熱后作為熱料液返回到膜蒸餾膜堆，從而實現(xiàn)熱能的高效利用；冷熱工質(zhì)在換熱裝置內(nèi)全程逆流，可以實現(xiàn)充分的熱交換冷冷料液為待；整個膜蒸餾裝置僅需冷料液栗和熱工質(zhì)栗，無需熱料液栗，減小了輔助設備和能耗。
[0031]熱料液的進出口和冷料液的進出口均呈現(xiàn)對角布置，水孔的這種布置可以實現(xiàn)多個冷料液隔板8和多個熱料液隔板5的交錯排列，根據(jù)處理料液量的要求，可適當增加或減少熱料液隔板5、冷料液隔板8和冷凝板7的數(shù)量或面積；冷熱工質(zhì)進口和收集口的對角布置也可以實現(xiàn)多個冷熱工質(zhì)隔板的并聯(lián)，整個膜蒸餾裝置結(jié)構緊湊、組裝方便，便于規(guī)模放大。
[0032]本實例中，熱工質(zhì)為工業(yè)的廢熱流體或加熱的介質(zhì)，需保持在60°C以上；冷料液為待處理的料液，需保持在10_30°C ;料液隔板、工質(zhì)隔板和換向板9均采用耐熱、耐酸堿腐蝕的聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)，厚度為3-5mm;冷凝板7和換熱板11采用導熱性能優(yōu)良的金屬板材質(zhì)，厚度為l_2mm ;左夾緊板4和右夾緊板15采用鋁合金材質(zhì)，厚度為10-15mm，夾緊板四邊尺寸大于隔板10_20mm，便于開螺栓孔；豎直溝槽29的深度為l_3mm，相鄰槽頂26的間距為5-10mm ;水平溝槽25的深度為l_2mm ;槽頂26的間距為5_10mm ;緩沖坡24的長度為10-20mm ;微孔疏水規(guī)模采用疏水性較強的PTFE材質(zhì)。
[0033]本實施例的空氣隙膜蒸餾裝置工作過程:
[0034]熱工質(zhì)和冷料液分別經(jīng)熱工質(zhì)進口 16和冷料液進口 I進入換熱裝置和膜蒸餾膜堆；熱工質(zhì)通過熱工質(zhì)進口 16首先進入到第一級熱工質(zhì)隔板12，然后由熱工質(zhì)收集口 31進入第二級熱工質(zhì)隔板14，最后由熱工質(zhì)出口 17流出膜蒸餾裝置；冷料液由冷料液進口 I處的水流分布暗道進入到冷料液隔板8，冷料液垂直流過水平溝槽25，最后由水流分布暗道進入到冷料液出口 20，冷料液作為冷工質(zhì)通過換向板9的冷料液出口 20進入到換熱裝置的冷工質(zhì)進口 30 ;冷料液首先進入第一級冷工質(zhì)隔板13，然后由冷工質(zhì)收集口 32，進入到第二級冷工質(zhì)隔板10，最后由冷工質(zhì)出口 33進入換向板9的熱料液流道34，冷料液在經(jīng)過換熱后作為熱料液返回到膜蒸餾膜堆；熱料液由熱料液進口 19處的水流分布暗道進入到熱料液隔板5，熱料液與冷料液呈逆流流經(jīng)熱料液隔板5，熱料液產(chǎn)生的蒸汽透過微孔疏水膜6，穿越冷凝板豎直溝槽29形成的空氣隙，在冷凝板豎直溝槽29的表面冷凝，產(chǎn)水靠重力作用沿著豎直溝槽29，由水流分布暗道流入產(chǎn)水出口 3，最后在換向板9的下底板22的阻擋下流出膜蒸餾裝置；熱料液由于失去蒸發(fā)熱，自下而上溫度逐漸降低，冷料液由于吸收蒸汽的潛熱，自上而下溫度逐漸升高，吸熱后的冷料液進入到換熱裝置進行二次加熱后返回膜蒸餾膜堆，整個過程實現(xiàn)了熱能的最大利用，具有較高的熱能利用率。
[0035]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進，這些改進也應視為本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種空氣隙膜蒸餾裝置，主要包括膜蒸餾膜堆、換熱裝置和夾緊裝置；膜蒸餾膜堆由一定數(shù)目的的交錯排列的熱料液隔板、微孔疏水膜、冷凝板和冷料液隔板組成；換熱裝置由第一級熱工質(zhì)隔板、第二級熱工質(zhì)隔板、第一級冷工質(zhì)隔板、第二級冷工質(zhì)隔板和換熱板組成，熱工質(zhì)隔板和冷工質(zhì)隔板被換熱板隔開，換熱裝置位于膜蒸餾膜堆的一側(cè)；夾緊裝置由左夾緊板、右夾緊板和若干個螺桿組成，位于膜蒸餾膜堆和換熱裝置的兩端；其特征在于:所述熱料液隔板、微孔疏水膜、冷凝板和冷料液隔板都設置有熱料液進口、熱料液出口、產(chǎn)水出口、冷料液進口和冷料液出口 ；所述熱料液隔板的熱料液進口處、熱料液出口處和產(chǎn)水出口處設置有水流分布暗道，所述冷料液隔板的冷料液進口處、冷料液出口處和產(chǎn)水出口處設置有水流分布暗道；所述膜蒸餾膜堆和換熱裝置之間有換向板，所述換向板設置有冷料液出口、熱料液進口和熱料液流道，所述熱料液流道位于冷料液出口和熱料液進口之間，所述熱料液流道靠近冷料液隔板的一側(cè)設置有下底板；所述左夾緊板上設置有冷料液進口、熱料液出口、產(chǎn)水出口和螺栓孔，所述右夾緊板上有熱工質(zhì)進口、熱工質(zhì)出口和螺栓孔。2.根據(jù)權利要求1所述的一種空氣隙膜蒸餾裝置，其特征還在于:冷凝板靠近微孔疏水膜一側(cè)的表面上，設置有多個鋸齒狀的豎直溝槽，溝槽的槽頂與冷凝板表面相平，溝槽的深度即為空氣隙的厚度，溝槽和產(chǎn)水出口之間設置有水流分布暗道。3.根據(jù)權利要求1所述的一種空氣隙膜蒸餾裝置，其特征還在于:換熱板兩側(cè)的表面設置有多個鋸齒狀的水平溝槽，溝槽的槽底與換熱板表面相平，溝槽的深度不超過工質(zhì)隔板厚度的二分之一。4.根據(jù)權利要求1所述的一種空氣隙膜蒸餾裝置，其特征還在于:冷熱料液隔板兩側(cè)的表面，設置多個鋸齒狀的水平溝槽，溝槽的槽頂略低于料液隔板的表面，水平溝槽靠近水流分布暗道的位置設置有緩沖坡。5.根據(jù)權利要求1所述的一種空氣隙膜蒸餾裝置，其特征還在于:膜蒸餾膜堆的冷料液出口與換熱裝置的冷工質(zhì)進口通過換向板的冷料液出口連接，膜蒸餾膜堆的熱料液進口與換熱裝置的冷工質(zhì)出口通過換向板的熱料液進口和熱料液流道連接，冷料液作為冷工質(zhì)進入換熱裝置，冷工質(zhì)作為熱料液返回膜蒸餾膜堆。6.根據(jù)權利要求1所述的一種空氣隙膜蒸餾裝置，其特征還在于:所述料液隔板、工質(zhì)隔板和換向板均采用耐熱、耐酸堿腐蝕的聚丙烯(PP)或聚四氟乙烯(PTFE)材質(zhì)，冷凝板和換熱板均采用導熱性能優(yōu)良的金屬板材質(zhì)。
【專利摘要】一種空氣隙膜蒸餾裝置，主要包括膜蒸餾膜堆、換熱裝置和夾緊裝置三部分。膜蒸餾膜堆由一定數(shù)目的交錯排列的熱料液隔板、微孔疏水膜、冷凝板和冷料液隔板組成；換熱裝置由熱工質(zhì)隔板、冷工質(zhì)隔板和換熱板組成；夾緊裝置由左夾緊板、右夾緊板和若干個螺桿組成。所述冷凝板的表面設置有多個豎直溝槽，在保證空氣隙存在的同時，有效增大了蒸汽的冷凝面積，并為疏水膜提供支撐；換熱板表面和料液隔板表面設置有水平溝槽，增強了工質(zhì)和料液的湍動；膜蒸餾膜堆和換熱裝置在單一膜蒸餾裝置中有機結(jié)合，冷料液出水通過換熱裝置加熱后作為熱料液返回膜蒸餾膜堆。本裝置具有結(jié)構緊湊、組裝方便、便于規(guī)模放大和熱能利用率高的優(yōu)點。
【IPC分類】B01D61/36
【公開號】CN205164512
【申請?zhí)枴緾N201520728676
【發(fā)明人】薛喜東, 王建友, 楊建鑫, 張振輝, 劉宏斌, 王繼虎
【申請人】南開大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年9月15日