RU2506990C1 - Membrane apparatus with transient hydrodynamics - Google Patents

Membrane apparatus with transient hydrodynamics Download PDF

Info

Publication number
RU2506990C1
RU2506990C1 RU2012127526/05A RU2012127526A RU2506990C1 RU 2506990 C1 RU2506990 C1 RU 2506990C1 RU 2012127526/05 A RU2012127526/05 A RU 2012127526/05A RU 2012127526 A RU2012127526 A RU 2012127526A RU 2506990 C1 RU2506990 C1 RU 2506990C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
truncated cones
turbulator
porous body
cylinders
stationary
Prior art date
Application number
RU2012127526/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012127526A (en
Inventor
Андрей Иванович Ключников
Александр Анатольевич Шевцов
Инна Вячеславовна Мажулина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ")
Priority to RU2012127526/05A priority Critical patent/RU2506990C1/en
Publication of RU2012127526A publication Critical patent/RU2012127526A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2506990C1 publication Critical patent/RU2506990C1/en

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124—Water desalination
    • Y02A20/131—Reverse-osmosis

Landscapes

  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to separation, concentration and desalination of various solutions by reverse osmosis and ultrafiltration and can be used in food, pharmaceutical and microbiological industries, etc. Proposed membrane comprises tubular membrane module composed of porous body with semi-permeable membrane applied thereon, turbulence promoter, initial solution feed pipes and filtrate and concentrate discharge pipes. Said porous body is composed of stationary hollow cylinder with inner surface made up of converging truncated cones sharply changing into cylinders. Turbulence promoter is composed of moving hollow body with outer surface being made of diverging truncated cones sharply changing into cylinders. Said turbulence promoter is fitted in stationary porous body for eccentric rotation and reciprocation actuated by friction assemblies. Note here that angles of inclination of truncated cone and turbulence promoter generating lines are set equal.
EFFECT: higher efficiency.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и опреснения различных растворов методами обратного осмоса и ультрафильтрации и может быть использовано в пищевой, фармацевтической, микробиологической промышленности, а также на предприятиях агропромышленного комплекса.The invention relates to the field of separation, concentration and desalination of various solutions by reverse osmosis and ultrafiltration methods and can be used in the food, pharmaceutical, microbiological industry, as well as in agricultural enterprises.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является реверсивный мембранный аппарат [Патент №2142330 РФ, МПК6 B01D 063/00, B01D 063/16. Реверсивный мембранный аппарат [Текст] /Антипов С. Т., Шахов С. В., Завьялов Ю. А., Рязанов А. Н., Колтаков А. В., заявитель и патентообладатель Воронеж. гос. технол. акад. - 98114473/12; заявл. 20.07.98; опубл. 10.12.99. Бюл. №34. - 4 с.], содержащий трубчатый каркас, внутри которого расположен очистительный элемент, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения.The closest in technical essence and the achieved effect is a reversible membrane apparatus [Patent No. 2142330 of the Russian Federation, IPC 6 B01D 063/00, B01D 063/16. Reversible membrane apparatus [Text] / Antipov S. T., Shakhov S. V., Zavyalov Yu. A., Ryazanov A. N., Koltakov A. V., applicant and patentee Voronezh. state technol. Acad. - 98114473/12; declared 07/20/98; publ. 12/10/99. Bull. Number 34. - 4 p.], Containing a tubular frame, inside of which there is a cleaning element installed with the possibility of reciprocating motion.

Недостатком известного аппарата является неэффективность работы мембран в ламинарном режиме, низкая степень очистки мембранной поверхности при установившемся режиме.A disadvantage of the known apparatus is the inefficiency of the membranes in the laminar mode, the low degree of cleaning of the membrane surface in the steady state.

Технической задачей изобретения является повышение производительности мембранного аппарата за счет улучшения гидродинамического воздействия на разделяемый поток вследствие снижения слоя высокой концентрации, образующегося на мембране, и его уноса.An object of the invention is to increase the productivity of the membrane apparatus by improving the hydrodynamic effect on the shared flow due to the reduction of the high concentration layer formed on the membrane and its entrainment.

Техническая задача изобретения достигается тем, что в мембранном аппарате с неустановившейся гидродинамикой, включающем трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде пористого тела с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, турбулизатор, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, новым является то, что пористое тело выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндра, турбулизатор выполнен в виде подвижного полого тела, причем его наружная поверхность выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, турбулизатор установлен в неподвижном пористом теле с возможностью эксцентричного вращения и возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения, величины углов наклона образующих усеченных конусов неподвижного пористого тела и турбулизатора выбираются равными, диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров турбулизатора выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела и турбулизатора между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора подвергался бы наибольшему завихрению в образовавшемся цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного пористого тела и турбулизатора с торцевыми плоскостями цилиндров этих деталей образовывался канал переменного сечения, турбулизатор заглушен с одной стороны толкателем, перемещающимся в корпусной детали одного узла трения, а с другой стороны - направляющей втулкой, узлы трения выполнены в виде идентичных корпусных цилиндрических деталей, на внутренних поверхностях которых имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих эксцентричное вращение турбулизатора, на боковых поверхностях толкателя и направляющей втулки выполнены кольцевые проточки, обеспечивающие возвратно-поступательное перемещение турбулизатора.The technical task of the invention is achieved in that in a membrane apparatus with unsteady hydrodynamics, including a tubular membrane module made in the form of a porous body with a semi-permeable membrane deposited on it, a turbulator, nozzles for introducing the initial solution, withdrawing the filtrate and concentrate, it is new that the porous the body is made in the form of a stationary hollow cylinder, the inner surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders, the diameter of which is larger than the diameter the smaller base of the truncated cones and is equal to the diameter of the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinder, the turbulator is made in the form of a movable hollow body, and its outer surface is made in the form of expanding truncated cones, sharply turning into cylinders whose diameter is less than the diameter of the larger base of the truncated cones and equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes of the larger and smaller the bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders, the turbulator is mounted in a stationary porous body with the possibility of eccentric rotation and reciprocating using friction units, the angles of inclination of the generatrices of the truncated cones of the stationary porous body and the turbulator are chosen equal, the diameters of the smaller base of the truncated cones and cylinders fixed porous parts and the diameters of the larger base of the truncated cones and turbulizer cylinders are selected in such a way so that when the end planes of the truncated cones and cylinders of the stationary porous body and the turbulator are combined, a tapered conical channel with a minimum annular gap is formed between the surfaces of the truncated cones, at the outlet of which the flow of the initial solution would undergo the greatest swirl in the formed cylindrical channel, and when the end planes of the truncated planes are aligned a motionless porous body and a turbulator with end faces of the cylinders of these parts, a channel of alternating Of course, the turbulator is drowned on one side by a pusher moving in the body part of one friction unit, and on the other hand by a guide sleeve, the friction units are made in the form of identical cylindrical body parts, on the inner surfaces of which there are annular triangular grooves for accommodating eccentric balls rotation of the turbulizer, annular grooves are made on the lateral surfaces of the pusher and the guide sleeve, providing a reciprocating movement of the tour a bulizer.

Технический результат изобретения заключается в обеспечении низкого уровня концентрационной поляризации на поверхности полупроницаемой мембраны, высокой производительности мембранного аппарата, сохранности мембран.The technical result of the invention is to provide a low level of concentration polarization on the surface of a semipermeable membrane, high productivity of the membrane apparatus, and the safety of membranes.

На фиг. 1 представлен мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой; на фиг. 2 - разрез узла трения; на фиг. 3 - схема гидродинамического процесса при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела и турбулизатора; на фиг. 4 - схема гидродинамического процесса при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного пористого тела с торцевыми плоскостями цилиндров тела и турбулизатора.In FIG. 1 shows a membrane apparatus with unsteady hydrodynamics; in FIG. 2 - section of the friction unit; in FIG. 3 is a diagram of a hydrodynamic process when combining end faces of truncated cones and cylinders of a stationary porous body and a turbulator; in FIG. 4 is a diagram of the hydrodynamic process when combining the end planes of the truncated cones of a stationary porous body with the end planes of the cylinders of the body and the turbulator.

Мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой (фиг. 1) содержит трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде пористого тела 1 с нанесенной на него полупроницаемой мембраной 2, патрубки для ввода исходного раствора 3, вывода фильтрата 4, концентрата 5.The membrane apparatus with unsteady hydrodynamics (Fig. 1) contains a tubular membrane module made in the form of a porous body 1 with a semipermeable membrane 2 deposited on it, nozzles for introducing the initial solution 3, output of the filtrate 4, concentrate 5.

Пористое тело 1 выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров.The porous body 1 is made in the form of a stationary hollow cylinder, the inner surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is larger than the diameter of the smaller base of the truncated cones and equal to the diameter of the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinders.

На внутренних поверхностях усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела 1 расположена полупроницаемая мембрана 2.On the inner surfaces of the truncated cones and cylinders of the stationary porous body 1 is a semi-permeable membrane 2.

Турбулизатор 6 выполнен в виде подвижного полого цилиндра, наружная поверхность которого выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров.The turbulator 6 is made in the form of a movable hollow cylinder, the outer surface of which is made in the form of expanding truncated cones, abruptly turning into cylinders whose diameter is smaller than the diameter of the larger base of the truncated cones and equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes of the larger and smaller bases of the truncated cones coincide with end planes of cylinders.

Углы наклона образующих усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 выполнены равными, а их величина и диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали 1 и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров турбулизатора 6 выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела 1 и эксцентрично вращающегося турбулизатора 6 между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора подвергался бы наибольшему завихрению в образованном цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 с торцевыми плоскостями соответствующих цилиндров этих деталей образовывался канал переменного сечения.The angles of inclination of the generators of the truncated cones of the stationary porous body 1 and the turbulator 6 are made equal, and their size and diameters of the smaller base of the truncated cones and cylinders of the stationary porous part 1 and the diameters of the larger base of the truncated cones and cylinders of the turbulator 6 are selected so that when the end planes of the truncated planes are combined cones and cylinders of a stationary porous body 1 and an eccentrically rotating turbulator 6 between the surfaces of the truncated cones a tapering conical channel was formed l with a minimum annular gap, the output from which feed solution stream subjected to the greatest turbulence formed in a cylindrical channel, while overlapping fixed end planes of the porous body 1 and truncated cones baffle 6 with end planes of the respective cylinders of these parts formed with variable cross section channel.

Пористое тело 1 трубчатого мембранного модуля коаксиально расположено в цилиндре 7, выполненном из непроницаемого материала.The porous body 1 of the tubular membrane module is coaxially located in a cylinder 7 made of impermeable material.

Торцевые плоскости неподвижного пористого тела 1 и цилиндра 7 герметично соединены между собой при помощи фланцевых соединений 8, на боковых поверхностях которых неподвижно установлены с одной стороны патрубок 3 для ввода исходного раствора, а с другой стороны - патрубок 5 для вывода концентрата. Цилиндр 7 снабжен патрубком 4 для удаления фильтрата из пространства, образованного наружной поверхностью неподвижного пористого тела 1 и внутренней поверхностью цилиндра 7.The end planes of the stationary porous body 1 and cylinder 7 are hermetically connected to each other by means of flange joints 8, on the lateral surfaces of which the nozzle 3 for introducing the initial solution is fixedly mounted on one side, and the nozzle 5 for withdrawing the concentrate on the other side. The cylinder 7 is equipped with a pipe 4 for removing the filtrate from the space formed by the outer surface of the stationary porous body 1 and the inner surface of the cylinder 7.

Турбулизатор 6 установлен в неподвижном пористом теле 1 трубчатого мембранного модуля с возможностью эксцентричного вращения и возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения 9, расположенных в соответствующих фланцевых соединениях 8.The turbulator 6 is installed in a stationary porous body 1 of the tubular membrane module with the possibility of eccentric rotation and reciprocating movement using friction units 9 located in the corresponding flange joints 8.

Турбулизатор 6 заглушен с одной стороны толкателем 10, перемещающимся в корпусной детали одного узла трения, а с другой - направляющей втулкой 11, перемещающейся во фланце другого узла трения.The turbulator 6 is drowned out on one side by a pusher 10 moving in the body part of one friction unit, and on the other hand by a guide sleeve 11 moving in the flange of the other friction unit.

Узлы трения 9 (фиг. 2) выполнены в виде корпусной цилиндрической детали, присоединенной к фланцу 8, на внутренней поверхности которой имеются кольцевые треугольные проточки 21 для размещения металлических шариков 12, обеспечивающих эксцентричное вращение и возвратно-поступательное перемещение турбулизатора 6 внутри неподвижного пористого тела 1.Friction units 9 (Fig. 2) are made in the form of a cylindrical body part attached to the flange 8, on the inner surface of which there are annular triangular grooves 21 for accommodating metal balls 12, providing eccentric rotation and reciprocating movement of the turbulator 6 inside the stationary porous body 1 .

На внутренней поверхности корпусной цилиндрической детали 9 узлов трения также имеются кольцевые проточки для размещения сальникового уплотнения 13.On the inner surface of the housing of the cylindrical part 9 of the friction units there are also annular grooves for accommodating the stuffing box seal 13.

Фланцы 8 соответствующих узлов трения в местах входа толкателя 10 и направляющей втулки 11 выполнены с отверстиями для размещения сальникового уплотнения 13.Flanges 8 of the corresponding friction units at the inlet points of the pusher 10 and the guide sleeve 11 are made with holes for accommodating the stuffing box seal 13.

Для обеспечения эксцентричного вращения турбулизатора 6 внутри неподвижного пористого тела 1 предназначен электродвигатель 14, неподвижно закрепленный на плите 15 с возможностью ее горизонтального перемещения в направляющих 16. Для обеспечения возвратно-поступательного перемещения турбулизатора 6 внутри неподвижного пористого тела 1 предназначен кулачковый механизм 17.To ensure the eccentric rotation of the turbulator 6 inside the stationary porous body 1, an electric motor 14 is designed that is fixedly mounted on the plate 15 with the possibility of its horizontal movement in the guides 16. To provide reciprocating movement of the turbulator 6 inside the stationary porous body 1, a cam mechanism 17 is intended.

Мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой работает следующим образом.Membrane apparatus with unsteady hydrodynamics works as follows.

Вначале осуществляют подачу электрического тока на обмотки электродвигателя 14, в результате которой вал, соединенный через муфту 18 с направляющей втулкой 11 турбулизатора 6, совершает эксцентричное вращение в корпусных цилиндрических деталях 9 узлов трения и фланцах 8.First, an electric current is supplied to the windings of the electric motor 14, as a result of which the shaft connected through the coupling 18 to the guide sleeve 11 of the turbulator 6 eccentricly rotates in the housing cylindrical parts 9 of the friction units and flanges 8.

При этом кулачок механизма 17 находится в положении, при котором совмещены торцевые плоскости усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 с торцевыми плоскостями цилиндров этих тел, т.е. образуется канал переменного сечения.The cam of the mechanism 17 is in a position in which the end planes of the truncated cones of the stationary porous body 1 and the turbulator 6 are aligned with the end planes of the cylinders of these bodies, i.e. a channel of variable cross section is formed.

Затем исходный раствор подается с помощью патрубка 3 в мембранный канал переменного сечения.Then, the initial solution is supplied using the pipe 3 to the membrane channel of variable cross-section.

Прошедший через полупроницаемую мембрану 2 неподвижного пористого тела 1 фильтрат поступает в полость, образованную наружной поверхностью неподвижного пористого тела 1 и внутренней поверхностью цилиндра 7, откуда он отводится при помощи патрубка 4.Passing through the semipermeable membrane 2 of the immobile porous body 1, the filtrate enters the cavity formed by the outer surface of the immobile porous body 1 and the inner surface of the cylinder 7, from where it is discharged using the pipe 4.

После того, как понизятся селективность и проницаемость полупроницаемой мембраны 2 неподвижного пористого тела 1, включают подачу электрического тока на обмотки электродвигателя привода кулачкового механизма 17 в результате чего, под действием пружин 19 и 20 толкатель 10, совершая поступательное перемещение в корпусных цилиндрических деталях 9 узлов трения и фланцах 8, переходит из своего начального положения в конечное, при котором совмещены торцевые плоскости усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6, т.е. между наружными поверхностями усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 образуются сужающиеся конические каналы с минимальным кольцевым зазором.After the selectivity and permeability of the semipermeable membrane 2 of the stationary porous body 1 are reduced, the electric current is supplied to the windings of the cam drive mechanism 17, as a result of which, under the action of the springs 19 and 20, the pusher 10, translationally moving 9 friction units in the cylindrical body parts and flanges 8, passes from its initial position to the final one, at which the end planes of the truncated cones and cylinders of the stationary porous body 1 and turbulator 6 are combined, i.e. e. between the outer surfaces of the truncated cones of the stationary porous body 1 and the turbulator 6, tapered conical channels with a minimum annular gap are formed.

При образовании сужающихся конических каналов между наружными поверхностями усеченных конусов неподвижного 1 пористого тела и турбулизатора 6, поток исходного раствора, направляясь в эти сужающиеся конические каналы, претерпевает увеличение скорости и уменьшение давления, т.е. постоянное изменение во времени основных гидродинамических характеристик.With the formation of tapering conical channels between the outer surfaces of the truncated cones of the stationary 1 porous body and turbulator 6, the flow of the initial solution, heading into these tapering conical channels, undergoes an increase in speed and a decrease in pressure, i.e. constant change in time of the main hydrodynamic characteristics.

На выходе потока исходного раствора через минимальные кольцевые зазоры сужающихся конических каналов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 происходит резкое уменьшение его скорости и резкое увеличение давления в образованном цилиндрическом канале. Одновременно с этим поток исходного раствора при данных гидродинамических условиях срывается с углов усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 (фиг. 3) и попадает в цилиндрический канал, в котором между потоком и поверхностями полупроницаемой мембраны 2 и турбулизатора 6 образуются вихревые потоки, приводящие к срыву слоя высокой концентрации с их поверхности и его уносу вместе с концентратом в патрубок 5. Одновременно с этим основной вихревой поток исходного раствора порождает другие, более мелкие вихревые потоки, которые уносятся основным вихревым потоком вдоль оси трубчатого мембранного модуля, приводя к удалению слоя высокой концентрации на всем участке полупроницаемой мембраны 2 поверхностей усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6.At the outlet of the flow of the initial solution through the minimum annular gaps of the narrowing conical channels of the stationary porous body 1 and the turbulator 6, a sharp decrease in its velocity and a sharp increase in pressure in the formed cylindrical channel occur. At the same time, under the given hydrodynamic conditions, the flow of the initial solution breaks off from the angles of the truncated cones of the stationary porous body 1 and turbulator 6 (Fig. 3) and enters a cylindrical channel in which vortex flows are formed between the flow and the surfaces of the semipermeable membrane 2 and turbulator 6 to the breakdown of the high concentration layer from their surface and its entrainment together with the concentrate to the nozzle 5. At the same time, the main vortex flow of the initial solution gives rise to other, smaller vortex flows, which are carried away by the main vortex flow along the axis of the tubular membrane module, leading to the removal of a high concentration layer over the entire section of the semipermeable membrane 2 of the surfaces of the truncated cones and cylinders of the stationary porous body 1 and turbulator 6.

После этого снова осуществляют отключение привода кулачкового механизма 17 в таком положении кулачка, при котором турбулизатор 6 занимает положение, при котором образуется канал переменного сечения. Смена положений турбулизатора 6 относительно неподвижного пористого тела 1 приводит к резкому увеличению давления потока исходного раствора, приводящему к дополнительной его турбулизации в канале переменного сечения. При этом продолжается эксцентричное вращение турбулизатора 6 внутри неподвижного пористого тела 1.After that, the cam mechanism 17 is again turned off in a cam position in which the turbulator 6 occupies a position in which a variable cross-section channel is formed. A change in the position of the turbulator 6 relative to the stationary porous body 1 leads to a sharp increase in the pressure of the flow of the initial solution, leading to its additional turbulization in the channel of variable cross section. This continues the eccentric rotation of the turbulator 6 inside the stationary porous body 1.

Поскольку давление потока исходного раствора на начальных участках усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 выше, чем на конечных, причин к возникновению вихревых потоков и их срывов с углов усеченных конусов неподвижного пористого тела 1 и турбулизатора 6 нет (фиг. 4). Поток исходного раствора при данном положении омывает поверхности полупроницаемой мембраны 2, удаляя, таким образом, слой высокой концентрации и восстанавливая их селективность и проницаемость.Since the flow pressure of the initial solution in the initial sections of the truncated cones of the stationary porous body 1 and turbulator 6 is higher than in the final ones, there are no reasons for the appearance of vortex flows and their stalls from the angles of the truncated cones of the stationary porous body 1 and turbulator 6 (Fig. 4). The flow of the initial solution at this position washes the surfaces of the semipermeable membrane 2, thus removing the high concentration layer and restoring their selectivity and permeability.

После этого все процессы повторяются аналогично описанным выше.After that, all processes are repeated as described above.

Мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой позволяет обеспечить:Membrane apparatus with unsteady hydrodynamics allows you to provide:

- низкий уровень концентрационной поляризации на поверхности полупроницаемой мембраны за счет постоянного изменения во времени гидродинамического режима в мембранном канале переменного сечения трубчатого мембранного модуля;- a low level of concentration polarization on the surface of the semipermeable membrane due to the constant change in time of the hydrodynamic regime in the membrane channel of a variable section of the tubular membrane module;

- многозадачный режим работы мембранного аппарата, например, при вращении турбулизатора, при возвратно-поступательном перемещении турбулизатора, при одновременном вращении и возвратно-поступательном перемещении турбулизатора;- multitasking mode of operation of the membrane apparatus, for example, during the rotation of the turbulator, with the reciprocating movement of the turbulator, while rotating and reciprocating the movement of the turbulator;

- широкий диапазон производительности мембранного аппарата за счет различных вариаций параметров работы электродвигателей приводов кулачкового механизма и турбулизатора, профиля кулачка, перенастраиваемой жесткости пружин;- a wide range of performance of the membrane apparatus due to various variations of the operating parameters of the electric motors of the cam mechanism and turbulizer drives, cam profile, and adjustable spring stiffness;

- абсолютную сохранность мембран по причине отсутствия непосредственного контакта турбулизатора с их поверхностью.- the absolute safety of the membranes due to the lack of direct contact of the turbulator with their surface.

Claims (1)

Мембранный аппарат с неустановившейся гидродинамикой, включающий трубчатый мембранный модуль, выполненный в виде пористого тела с нанесенной на него полупроницаемой мембраной, турбулизатор, патрубки для ввода исходного раствора, вывода фильтрата и концентрата, отличающийся тем, что пористое тело выполнено в виде неподвижного полого цилиндра, внутренняя поверхность которого выполнена в виде сужающихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых больше диаметра меньшего основания усеченных конусов и равен диаметру большего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости меньшего и большего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндра, турбулизатор выполнен в виде подвижного полого тела, причем его наружная поверхность выполнена в виде расширяющихся усеченных конусов, резко переходящих в цилиндры, диаметр которых меньше диаметра большего основания усеченных конусов и равен диаметру меньшего основания усеченных конусов, а торцевые плоскости большего и меньшего оснований усеченных конусов совпадают с торцевыми плоскостями цилиндров, турбулизатор установлен в неподвижном пористом теле с возможностью эксцентричного вращения и возвратно-поступательного перемещения при помощи узлов трения, величины углов наклона образующих усеченных конусов неподвижного пористого тела и турбулизатора выбираются равными, диаметры меньшего основания усеченных конусов и цилиндров неподвижной пористой детали и диаметры большего основания усеченных конусов и цилиндров турбулизатора выбираются таким образом, чтобы при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов и цилиндров неподвижного пористого тела и турбулизатора между поверхностями усеченных конусов образовывался сужающийся конический канал с минимальным кольцевым зазором, на выходе из которого поток исходного раствора подвергался бы наибольшему завихрению в образовавшемся цилиндрическом канале, а при совмещении торцевых плоскостей усеченных конусов неподвижного пористого тела и турбулизатора с торцевыми плоскостями цилиндров этих деталей образовывался канал переменного сечения, турбулизатор заглушен с одной стороны толкателем, перемещающимся в корпусной детали одного узла трения, а с другой стороны - направляющей втулкой, узлы трения выполнены в виде идентичных корпусных цилиндрических деталей, на внутренних поверхностях которых имеются кольцевые треугольные проточки для размещения металлических шариков, обеспечивающих эксцентричное вращение турбулизатора, на боковых поверхностях толкателя и направляющей втулки выполнены кольцевые проточки, обеспечивающие возвратно-поступательное перемещение турбулизатора. Membrane apparatus with unsteady hydrodynamics, including a tubular membrane module made in the form of a porous body with a semipermeable membrane deposited on it, a turbulator, nozzles for introducing the initial solution, output of the filtrate and concentrate, characterized in that the porous body is made in the form of a stationary hollow cylinder, inner the surface of which is made in the form of tapering truncated cones, abruptly turning into cylinders, the diameter of which is larger than the diameter of the smaller base of the truncated cones and is equal to the diameter at the larger base of the truncated cones, and the end planes of the smaller and larger bases of the truncated cones coincide with the end planes of the cylinder, the turbulator is made in the form of a moving hollow body, and its outer surface is made in the form of expanding truncated cones, sharply turning into cylinders whose diameter is smaller than the diameter of the larger the base of the truncated cones and is equal to the diameter of the smaller base of the truncated cones, and the end planes of the larger and smaller bases of the truncated cones coincide with the end faces by the bones of the cylinders, the turbulator is mounted in a stationary porous body with the possibility of eccentric rotation and reciprocating using friction units, the angles of inclination of the generatrices of the truncated cones of the stationary porous body and the turbulator are chosen equal, the diameters of the smaller base of the truncated cones and cylinders of the stationary porous part and the diameters of the larger the bases of the truncated cones and turbulizer cylinders are selected so that when combining the end planes of the truncated cone A narrowing conical channel with a minimum annular gap was formed between owls and cylinders of the stationary porous body and the turbulator between the surfaces of the truncated cones, at the outlet of which the stream of the initial solution would undergo the greatest swirl in the formed cylindrical channel, and when the end planes of the truncated cones of the stationary porous body and the turbulator were combined with the end surfaces of the cylinders of these parts formed a channel of variable cross-section, the turbulator is drowned on one side of the pusher moving in the housing part of one friction unit, and on the other hand by the guide sleeve, the friction units are made in the form of identical cylindrical body parts, on the inner surfaces of which there are annular triangular grooves to accommodate eccentric rotation of the turbulator, on the side surfaces of the pusher and guide bushing made annular grooves, providing reciprocating movement of the turbulator.
RU2012127526/05A 2012-07-03 2012-07-03 Membrane apparatus with transient hydrodynamics RU2506990C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127526/05A RU2506990C1 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Membrane apparatus with transient hydrodynamics

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012127526/05A RU2506990C1 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Membrane apparatus with transient hydrodynamics

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012127526A RU2012127526A (en) 2014-01-10
RU2506990C1 true RU2506990C1 (en) 2014-02-20

Family

ID=49884136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012127526/05A RU2506990C1 (en) 2012-07-03 2012-07-03 Membrane apparatus with transient hydrodynamics

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2506990C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2558894C1 (en) * 2014-06-03 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Vertical membrane apparatus
RU2560417C1 (en) * 2014-04-22 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Membrane apparatus

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991001796A1 (en) * 1989-08-01 1991-02-21 Y.T. Li Engineering, Inc. Orbital/oscillation filtration system with no rotary seal
RU2142330C1 (en) * 1998-07-20 1999-12-10 Воронежская государственная технологическая академия Reversing membrane apparatus
WO2003090911A1 (en) * 2002-04-08 2003-11-06 Nanyang Technological University Ceramic membrane module
RU2280496C1 (en) * 2005-01-19 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" Membrane apparatus with the variable section of the stream

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1991001796A1 (en) * 1989-08-01 1991-02-21 Y.T. Li Engineering, Inc. Orbital/oscillation filtration system with no rotary seal
RU2142330C1 (en) * 1998-07-20 1999-12-10 Воронежская государственная технологическая академия Reversing membrane apparatus
WO2003090911A1 (en) * 2002-04-08 2003-11-06 Nanyang Technological University Ceramic membrane module
RU2280496C1 (en) * 2005-01-19 2006-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" Membrane apparatus with the variable section of the stream

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2560417C1 (en) * 2014-04-22 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Membrane apparatus
RU2558894C1 (en) * 2014-06-03 2015-08-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный университет инженерных технологий (ФГБОУ ВПО ВГУИТ) Vertical membrane apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012127526A (en) 2014-01-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU148353U1 (en) QUICK CLEANING DEVICE FOR INTEGRATED MACHINING
US20110038901A1 (en) Method for Gentle Mechanical Generation of Finely Dispersed Micro-/Nano-Emulsions with Narrow Particle Size Distribution and Device for Carrying Out Said Method
RU2563103C1 (en) Quick-assembled washer for vehicles disinfection under field conditions
FI124070B (en) Device for removing finely divided solids from the liquid flow
RU2506990C1 (en) Membrane apparatus with transient hydrodynamics
CN106238417A (en) Drain pipe hybrid stain release based on hydraulic transmission mode cleans device
US10207224B2 (en) Seawater desalination system and energy recovery apparatus
RU2280496C1 (en) Membrane apparatus with the variable section of the stream
RU2680459C1 (en) Membrane device with double action turbulator
CN105531017B (en) Utilize the diaphragm separation method of pressure exchanger and the rotational speed regulation of supply pump
RU162749U1 (en) HYDROCYCLONE
RU2560417C1 (en) Membrane apparatus
RU2012156165A (en) DRAINING WITH VENTURI TUBE FOR ROLLING MACHINES WITH SELF-PUMPING BEARING
RU148480U1 (en) DETERGENT DEVICE FOR DEACTIVATION OF EQUIPMENT
RU2558894C1 (en) Vertical membrane apparatus
RU2813339C1 (en) Membrane apparatus with nozzle turbulizer
RU162804U1 (en) DEVICE FOR DISCHARGE OF POLARIZATION LAYER
RU2506991C1 (en) Apparatus for membrane concentration
RU2570668C1 (en) Device for liquid degassing of open dynamic tank
RU2269373C1 (en) Membrane apparatus with the toroidal vortex generators
RU2613556C1 (en) Device for oil desalting and dehydration
RU2318583C1 (en) Apparatus used for the diaphragm concentration
RU2505346C2 (en) Apparatus for membrane separation
RU2238794C1 (en) Membranous apparatus with a pulse mode of filtration
RU2409411C1 (en) Method of gas-fluid mix separation and gas-fluid separator to this end

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150704