CN201166654Y - 测试膜片分离性能的评价池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测试膜片分离性能的评价池，包括评价池壳体、膜片及多孔支撑板，所述壳体包括原料流道、渗余物流道和渗透物流道；所述膜片位于评价池内壳体内下部中心位置，呈圆形；所述多孔支撑板位于膜片下，其特征在于：所述原料流道的上表面为回转体的内表面，所述回转体的内表面为双曲面，其中轴线与圆形膜片的圆心法线重合，所述原料流道的下表面即为所述圆形膜片；所述渗余物流道相对所述圆形膜片的圆心法线完全对称分布。与现有技术相比，本实用新型实现了流体在评价池内的流动完全对称，避免了由于流速不均产生的“浓差极化”现象，保证了测量精度。

Description

测试膜片分离性能的评价池

技术领域

本实用新型涉及气体分离，尤其涉及一种用于有机膜膜片分离性能评侧的装载膜片的评价池。

背景技术

在有机膜开发过程中，不可避免对膜片的分离性能进行评测。评测装置的核心设备就是承载膜片的评价池。评价池内部构造设计的合理性与否直接影响到对膜片性能评价的精确性。评价池设计的关键是保证流经膜表面的流体流速分布均一，避免局部流速过大差异。如果流体在膜表面的流速分布不均，会导致膜片表面局部出现一种称作“浓差极化“的现象，使膜的分离性能大打折扣。从而影响对膜的分离性能评测。传统的膜评价池一般为圆形，由上、下两部分组成。膜片被裁剪成圆片形状放入评价池中间，如图1所示。测试时，原料流体沿着膜表面切向从圆周的一侧流到另一侧。一部分原料物流透过膜片从膜片底部的渗透物流道流出，剩余的原料物流从渗余物流道流出。通过测试不同流体透过膜片的速率差别，就可以对膜的分离性能做出评价。在这种评价池中，由于流体流动方向上的流道横截面积变化较大(从小变大，再从大变小)，如图2所示；但流体的流量变化却不大，所以致使流经膜表面的流体流速也呈现由大变小再变大的变化。这种流速的不均性会导致膜表面局部流速较低的部分出现的“浓差极化”现象，从而影响对膜片的评测结果。

发明内容

鉴于现有技术所存在的上述不足，为解决传统膜评价池流速分布不均的问题，本实用新型采用了新型的流道设计，保证流体在流道内流动截面积相等，从而使流速均一。

本实用新型的技术解决方案是这样实现的：

一种测试膜片分离性能的评价池，包括评价池壳体、膜片及多孔支撑板，所述壳体包括原料流道、渗余物流道和渗透物流道；所述膜片位于评价池内壳体内下部中心位置，呈圆形；所述多孔支撑板位于膜片下，其特征在于：

所述原料流道的上表面为回转体的内表面，所述回转体的内表面为双曲面，其中轴线与圆形膜片的圆心法线重合，所述原料流道的下表面即为所述圆形膜片。

所述渗余物流道相对所述圆形膜片的圆心法线完全对称分布。

这种设计中，原料流体沿着膜片圆心法向流入，并从膜片的圆心向膜片圆周方向呈辐射状流动；根据双曲面流道的流通截面积公式S＝2×π×r×h，其中S为流道流通截面积，r为半径，h为流道高度，如要S保持不变，即S为一个常数，即要求r×h为一常数，由于原料流道的下表面为圆型膜片，即r在不断变化，在圆心处最小，圆周处最大；为保证流体截面积相等，流道的高度必须随着底面半径而呈反比变化。本实用新型采用了双曲面的上表面流道设计，可以保证流体流经膜表面的流通截面积相等，从而达到流速分布均匀的目的。另外，渗余物流道也设计成相对膜片中心完全对称方式，使流体中任一质点从原料入口到达渗余物出口的流动路径完全对称，流动阻力完全相等。

相比现有技术，本实用新型的有益效果不言而喻：使流经膜片表面各处的流体流速相等，流体流过膜片表面后，通过对称的流道流出评价池；整个流体在评价池内的流动完全对称，避免了由于流速不均产生的“浓差极化”现象，保证了测量精度。

附图说明

本实用新型附图6个，其中，

图1：传统膜片评价池结构示意图；

图2：传统结构中流体流经传统膜片评价池膜表面的流动方向示意图；

图3：本实用新型设计的原料流道中流体流动方向示意图；

图4：本实用新型设计的原料流道上表面的双曲函数关系图；

图5：本实用新型设计的评价池结构剖面示意图；

图6：图5的A-A剖视图。图中，

1、进料口

2、渗余物流出口

3、渗透物流出口

4、上盖

4-1、铸件a

4-2、铸件b

4-3、铸件c

5、O型圈

6、膜片

7、多孔支撑板

8、底座

9、双曲面

10、原料流道

11、渗余物流道

11-1、在铸件c、b间隙中的部分

11-2、在铸件b中的开孔

11-3、在铸件a、b之间的渗余物空腔

12、渗透物流道

13、螺栓

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型作进一步的具体说明：

如图5、图6所示，本实用新型所公开的测试膜片分离性能的评价池的壳体由铸件a 4-1、铸件b 4-2、铸件c 4-3及底座8这四个铸件构成。铸件a、b、c焊接为一体，与底座8通过螺栓13紧固在一起。测试时，流体在评价池内的流向如图5中黑色箭头所示，其中，原料物流从进料口流入，经过铸件b内的孔道，沿着膜片6的法向流向膜片表面，并沿着铸件b底部双曲面9和膜片6上表面之间构成的等截面流道，顺着膜片的径向，呈辐射状流向铸件b与铸件c之间的圆缝隙筒型渗余物流道11-1，并沿着流道11-1向上，通过铸件b内相对圆形膜片的圆心法线对称排列的多个开孔11-2流入铸件a和b之间的空腔11-3，最后从评价池上部中心的渗余物出口2流出。透过膜片的渗透物流，垂直膜片方向，流经膜片下的多孔支撑板7，顺渗透物流道12从渗透物出口3流出。

本实用新型将原料流道设计成让流体从圆形膜片中心导入，然后沿膜片的径向，呈辐射状向圆周方向流动，如图3所示。流道的下表面仍然是圆形的膜片，但上表面设计成双曲面，以保证流体流经膜片表面具有相等的流通截面积，则原料流经的底面半径与流道高度满足双曲函数关系，如图4所示。实际设计时可取S＝2×π×Ro×Ho，式中Ro为膜片的半径，Ho为膜片圆周处流道的高度。这样就可以保证流体的流通截面积处处相等。从而可以满足流体在流到内流速相等的要求。只是在膜片的的中心处，流速不同。但是设计时可以使圆心处面积相对整个膜片的面积足够小(例如小于整个圆片面积的1％)，就可以忽略此处的影响。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型披露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1、一种测试膜片分离性能的评价池，包括评价池壳体、膜片及多孔支撑板，所述壳体包括原料流道、渗余物流道和渗透物流道；所述膜片位于评价池内壳体内下部中心位置，呈圆形；所述多孔支撑板位于膜片下，其特征在于：

所述原料流道的上表面为回转体的内表面，所述回转体的内表面为双曲面，其中轴线与圆形膜片的圆心法线重合，所述原料流道的下表面即为所述圆形膜片。

2、根据权利要求1所述的测试膜片分离性能的评价池，其特征在于：所述渗余物流道相对所述圆形膜片的圆心法线完全对称分布。

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