CN103223254B - 一种溶液浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高溶液浓度的装置，特别是一种减少能源消耗的溶液浓缩装置，包括提供换热空间的换热容器，所述换热容器内设置有两个气液换热组件，所述每个气液换热组件包括布液器、集液器、进气口和出气口，所述布液器与集液器之间形成液体通路，所述出气口与进气口之间形成气体通路，所述液体通路与气体通路相交汇；所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口相连接。采用上述结构后，这样通过第一气液换热组件将溶液浓缩，再通过第二气液换热组件吸收通入第一气液换热组件中制取高温溶液所需的热量，进一步利用，节省了能源。

Description

一种溶液浓缩装置

技术领域

本发明涉及一种提高溶液浓度的装置，特别是一种减少能源消耗的溶液浓缩装置。

背景技术

现在的溶液浓缩，提高溶液浓度一般有以下三种方法：

1、蒸发：利用沸点不同，加热溶液使溶液中的水分蒸发，从而浓缩溶液。

2、吸附：利用材料的亲水特性，采用特殊的材料吸附溶液中水分，从而浓缩溶液。

3、凝固：利用凝固点不同，冷凝使得溶液中的水分结晶，从而浓缩溶液。

现阶段最常用的方法就是蒸发法，加热稀溶液，稀溶液中的水分会蒸发出来，稀溶液得到浓缩，变成浓溶液。但是加热稀溶液的过程必然需要消耗大量的热量，而这部分损耗的热量会流失到空气中，现阶段没有对这部分热量进行回收，这样势必会造成能源的浪费。而采用吸附的方法必须选择合适的材料，极其不方便。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一张减少能源消耗的溶液浓缩装置。

为解决上述的技术问题，本发明的溶液浓缩装置包括提供换热空间的换热容器，所述换热容器内设置有两个气液换热组件，所述每个气液换热组件包括布液器、集液器、进气口和出气口，所述布液器与集液器之间形成液体通路，所述出气口与进气口之间形成气体通路，所述液体通路与气体通路相交汇；所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口相连接。

进一步的，所述换热容器为换热塔，所述第一气液换热组件设置在换热塔下层，所述第二气液换热组件设置在换热塔上层，所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口在分层处相连接，所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口之间设置隔液通气部件。

更进一步的，所述隔液通气部件为半透膜。

更进一步的，所述隔液通气部件为包括伞面和伞柄的中空伞状防雨帽，所述第一气液换热组件出气口设置在伞柄底部，所述第二气液换热组件进气口设置在伞柄侧壁或侧壁与伞面的连接处。

更进一步的，所述每个气液换热组件还包括换热网，所述换热网设置在布液器与集液器之间，且在出气口和进气口之间。

更进一步的，所述换热网与布液器之间设置有开有若干通孔的布液板。

进一步的，所述换热容器包括第一换热罐和第二换热罐，所述第一气液换热组件设置在第一换热罐内，所述第二气液换热组件设置在第二换热罐内；所述第一气液换热组件的出气口通过高温气体管与第二气液换热组件进气口相连接，所述第二气液换热组件出气口通过低温气体管与第一气液换热组件进气口相连接。

更进一步的，所述第一气液换热组件还包括换热网，所述换热网设置在第一气液换热组件的布液器与集液器之间，且在出气口和进气口之间。

更进一步的，所述第一气液换热组件的布液器与换热网之间设置有开有若干通孔的布液板。

更进一步的，所述第二气液换热组件的布液器和集液器用吸热盘管相连接。

更进一步的所述第二换热罐下端连接有冷凝水排出管。

采用上述结构后，向第一气液换热组件中通入制取的高温溶液，第一气液换热组件中的气液换热时，利用空气的分压力吸收高温溶液中的水分，高温溶液形成低温溶液并得到浓缩，低温空气吸热后形成高温空气。通过第二气液换热组件吸收第一气液换热组件排出高温空气的热量，在第二次气液换热时，向第二气液换热组件中通入低温介质与高温空气进行换热，高温空气放热后形成低温空气排出，低温介质吸热后形成高温介质。这样通过第一气液换热组件将溶液浓缩，再通过第二气液换热组件吸收通入第一气液换热组件中制取高温溶液所需的热量，进一步利用，节省了能源。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明第一种实施方式的结构示意图。

图2为本发明伞状防雨帽的结构示意图。

图3为本发明伞状防雨帽伞柄底部的结构示意图。

图4为本发明伞状防雨帽隔液通气的原理示意图。

图5为本发明换热网的结构示意图。

图6为本发明第二种实施方式的结构示意图。

图中：101为换热塔，102为进液管，103为出液管，104为进气口，105为换热网，106为布液板，107为出液管，108为进液管，109为换热网，110为布液板，111为风机

201为伞面，202为伞柄，203为伞面与伞柄的连接处，204为伞柄底部，301为出气口，401为进气口

601为第一换热罐，602为第二换热罐，603为进液管，604为出液管，605为高温气体管，606为低温气体管，607为出液管管，608为进液管，609为吸热盘管，610为换热网，611为布液板，612为喷头，613为冷凝水排出管

具体实施方式

实施方式一：

如图1所示，实施方式一采用的换热容器为换热塔101，所述第一气液换热组件设置在换热塔101下层，所述第二气液换热组件设置在换热塔101上层。所述第一气液换热组件和第二气液换热组件都包括布液器、集液器、出气口和进气口。这里第一气液换热组件的布液器为进液管102，集液器为出液管103，进气口为进气口104，出气口为出气口301；第二气液换热组件的布液器为进液管108，集液器为出液管107，进气口为进气口401，出气口为风机111。所述第一气液换热组件和第二气液换热组件的布液器与集液器之间形成液体通路，所述出气口与进气口之间形成气体通路，所述液体通路与气体通路相交汇，这样气体和液体之间就可以进行换热。

所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口在分层处相连接，为了防止上层第二气液换热组件中的液体落入到下层第一换热组件中而影响第一气液换热组件溶液的浓缩，且可以保证第一换热组件排出的气体可以流入到第二换热组件中，在所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口之间设置隔液通气部件。

如图1和图2所示，所述隔液通气部件为包括伞面201和伞柄202的伞状防雨帽112，所述伞状防雨帽112的内部是中空的。如图3所示，所述第一气液换热组件出气口301设置在伞柄底部204上，所述第二气液换热组件进气口401设置在伞柄侧壁或侧壁与伞面的连接处203上（如图4所示），这样就使得第一气液换热组件出气口301和第二气液换热组件进气口401相连接。从图1和图4中可以看出，上层第二气液换热组件中的液体被伞面201挡住，无法进入到中空伞状防雨帽112内部，从而落到伞状防雨帽112两侧，然后汇集从出液管107排出。而第一气液换热组件中的气体从伞柄底部204的出气口301进入到中空伞状防雨帽112内部，然后从伞柄侧壁的进气口401或者伞柄侧壁与伞面的连接处的进气口401进入到第二气液换热组件中，这样就达到了隔液通气的目的。当然，所述隔液通气部件也可以采用半透膜，当采用半透膜时，半透膜下表面就是第一气液换热组件出气口，半透膜上表面就是第二气液换热组件进气口，这样也可以保证第一气液换热组件出气口与第二气液换热组件进气口相通；同时，第二气液换热组件中的液体无法进入到第一气液换热组件中。

进一步的，为了提高第一气液换热组件和第二气液换热组件的换热效率，所述每个气液换热组件还包括换热网，所述换热网为布满孔眼的筛网（如图5所示）或开有通孔的平板。所述换热网设置在布液器与集液器之间，且在出气口和进气口之间。如图1所示，第一气液换热组件的换热网105为5目筛网，换热网105设置在进液管102和出液管103之间，且在进气口104和出气口301之间。第二气液换热组件的换热网109为10目筛网，换热网109设置在进液管108和出液管107之间，且在进气口401和出气口风机111之间。这样，进液管中的液体通过通孔或喷头落在换热网表面，在换热网表面形成液膜，当气体穿过液膜时与体液发生热交换。当然，为了进一步提高换热效率，可以设置多层换热网。

更进一步的，为了将布液器中落下的液体均匀散布在换热网上，在所述换热网与布液器之间设置有开有若干通孔的布液板。第一气液换热组件的布液板为布液板106，第二气液换热组件的布液板为布液板110。

本实施方式的工作原理如下：因为第一气液换热组件的出气口301和第二气液换热组件的进气口401相通，所以第一气液换热组件和第二气液换热组件的气路是相通的。当第二气液换热组件的出气口，即风机111工作时，形成负压，因为气路是相通的，低温空气从第一气液换热组件的进气口104进入。向第一气液换热组件的进液管102中通入需要浓缩的高温溶液，高温溶液通过布液板106落到换热网105上，高温溶液与从进气口104通入的低温空气进行热交换，利用空气的分压力，低温空气吸收高温溶液中的水分和热量形成高温空气，高温溶液放热并得到浓缩从出液管103排出，而高温空气从出气口301和进气口401进入第二气液换热组件。向第二气液换热组件的进液管108中通入低温介质，低温介质通过布液板110落到换热网109上，与高温空气进行热交换，吸收高温空气中的水分形成高温介质从出液管107排出。高温气体放热形成低温气体从风机111排出。这样，通过第一气液换热组件将溶液浓缩，再通过第二气液换热组件回收制取高温溶液的热量再利用，将低温介质变为高温介质，节省了能源。

实施方式二：

如图6所示，实施方式二采用的换热容器包括第一换热罐601和第二换热罐602，所述第一气液换热组件设置在第一换热罐内，所述第二气液换热组件设置在第二换热罐内。所述第一气液换热组件包括进液管603、出液管604、进气口和出气口。所述第二气液换热组件包括进液管608、出液管607、进气口和出气口。第一气液换热组件的出气口设置在第一换热罐上端，第一气液换热组件的进气口设置在第一换热罐侧壁上。第二气液换热组件出气口设置在第二换热罐上端，第二气液换热组件进气口设置在第二换热罐侧壁上。所述第一气液换热组件出气口与第二气液换热组件进气口之间连接有高温气体管605，所述第一气液换热组件进气口与第二气液换热组件出气口之间连接有低温气体管606。所述第二罐体上设置有换热部件，这里换热部件为吸热盘管7，所述吸热盘管的两端开口设置在第二罐体外侧。

更进一步的，同样，为了提高第一气液换热组件的换热效率。所述第一气液换热组件还包括换热网610，所述换热网为布满孔眼的筛网（如图5所示）或开有通孔的平板。所述换热网610设置在第一气液换热组件的进液管603与出液管604之间，且在出气口和进气口之间。

更进一步的，为了将进液管中落下的液体均匀散布在换热网610上，所述第一气液换热组件的布液器与换热网之间设置有开有若干通孔的布液板611。同样，为了将出液管603中的液体均与喷洒在布液板611上，出液管603前端连接有喷头612。

本实施方式的工作原理如下：将需要浓缩的溶液制成高温溶液从第一换热组件的进液管603通入，高温溶液通过喷头612均匀的喷洒到布液板611上。然后，高温溶液从布液板611上均匀滴落在换热网610上，在换热网610上形成液膜。低温气体管606向第一换热罐内通入低温空气，低温空气穿透换热网610时与高温溶液发生换热，同时由于空气的分压力，高温溶液的水分会被低温空气所吸收，高温溶液得到浓缩。同时，高温溶液与低温空气发生换热后形成低温溶液从出液管604排出。低温空气吸热形成高温且带有水分的高温空气从高温气体管605中进入第二换热罐中。第二气液换热组件的进液管608中通入低温介质，为了使得低温介质不吸收通入第二换热罐中高温气体的水分，第二气液换热组件的进液管608和出液管607用吸热盘管609相连接。低温介质在第二换热罐中与高温气体管605通入高温气体进行换热形成高温介质从出液管607排出，而高温气体中的水分因放热形成冷凝水，为了将冷凝水排出，所述第二换热罐下端连接有冷凝水排出管613。高温气体放热后形成低温气体循环通入第一换热罐中与高温溶液换热。这样第一换热罐与第二换热罐之间的空气就可以循环使用，同时高温溶液中的水分最后形成冷凝水排出，而制取高温溶液所消耗的能源最终被吸热盘管609中的低温介质所吸收再利用，没用造成能源的浪费。这样既浓缩了溶液，又节省了能源的消耗。

虽然以上描述了本发明的两种具体实施方式，但是本技术领域内的熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质。本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (5)

1.一种溶液浓缩装置，其特征在于：包括提供换热空间的换热容器，所述换热容器内设置有两个气液换热组件，两个气液换热组件分别为第一气液换热组件和第二气液换热组件，所述每个气液换热组件包括布液器、集液器、进气口和出气口，所述布液器与集液器之间形成液体通路，所述出气口与进气口之间形成气体通路，所述液体通路与气体通路相交汇；所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口相连接；

所述换热容器为换热塔，所述第一气液换热组件设置在换热塔下层，所述第二气液换热组件设置在换热塔上层，所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口在分层处相连接，所述第一气液换热组件的出气口与第二气液换热组件的进气口之间设置隔液通气部件。

2.按照权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述隔液通气部件为半透膜。

3.按照权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述隔液通气部件为包括伞面和伞柄的中空伞状防雨帽，所述第一气液换热组件出气口设置在伞柄底部，所述第二气液换热组件进气口设置在伞柄侧壁或侧壁与伞面的连接处。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述每个气液换热组件还包括换热网，所述换热网设置在布液器与集液器之间，且在出气口和进气口之间。

5.按照权利要求4所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述换热网与布液器之间设置有开有若干通孔的布液板。