專利名稱：膜厚可調的外環狀彈性壁布膜器的制作方法
技術領域：
本發明涉及氣液傳質的技術領域，特別是具有超薄特性和膜厚可調性的降膜分布器。
背景技術：
降膜蒸發傳熱傳質廣泛應用于化工、食品、醫藥、海水淡化與熱電等行業，其液體流量小、傳熱溫差利用度高等特點，與覆蓋傳熱壁面的液膜厚度及其均勻度密切相關。因此布膜技術是該領域關鍵技術之 一。傳統布膜器，都是利用插件與管內壁面構造出液體流動的狹縫引導液體在降膜管表面均勻鋪展(李瑞，董偉志，史曉平，張少峰.化工學報，2002，51(5): 699-702)，產生的膜厚是不可調的，膜厚的均勻性難以保證。而外環狀彈性降膜分布器，產生降膜流動的機理是受內壓彈性薄壁軸對稱變形協調原理，其半徑擴張量即為降膜厚度，具有均勻性和穩定性內在機理。膜厚及布膜流量與布膜器內液柱高度成線性關系，精確可調。本發明方法在降膜管外壁產生的均勻降膜厚度小至8 10微米，為高效降膜蒸發傳熱傳質提供實施手段。
發明內容
本發明公開一種外環狀彈性壁布膜器及其布膜方法，彈性壁的原始內徑與降膜管外徑相等、無降膜流動時與降膜管外壁貼合。布膜器內的液柱壓力作用下使彈性壁發生均勻、連續的徑向變形來實現自動開關和均勻布膜，其半徑擴張量即為降膜厚度、精確可控。降膜厚度與布膜器內的液柱距降膜出口的高度成線性關系。本發明的具體方法是:與降膜管I同軸安放環形布膜器進液杯2。環形彈性壁4的原始內徑與降膜管I的外徑相等，原始長度Z=3(T300mm，下端與降膜管外壁貼合長度為其全長的1/3 1/2，上端擴張后套裝于進液杯2的下頸并用緊固環3固定。液體由進液杯2的上部開口端進入布膜器，形成具有一定高度的液面，液面上方的氣相壓力與降膜管I外環狀降膜表面的氣相壓力之差A/7=(Tl00Pa且保持穩定。進液杯2的液面距降膜出口(SP環形彈性壁4的下端部位置)的高度小于Ao，彈性壁4下端部與降膜管外壁保持貼合，無液體流出，布膜器處于關閉狀態；液面距降膜出口的高度達到A。，彈性壁4下端部處于臨界張開狀態，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形通道產生均勻的外環狀降膜流動，其膜厚與布膜液面高度弋具有線性關系。其中，彈性壁材料的泊松比為κ=0.1、.5、楊氏模量為萬=LOMPa "3.0MPa,壁厚為i=0.1mnTl.5mm,降膜管外徑仏=10mnT50mm，P為液體密度，^為重力加速度，啟動液位高度A。=10mm 150mm,布膜液面高度Ad =100 mm 450mm。本發明外環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調性質使彈性壁面對液體壓力變化可以產生很靈敏的負反饋響應，有效避免“溝流”等不均勻現象的發生，保證超薄布膜均勻特性，布膜厚度為0.05mnT2.0mm。布膜厚度與布膜流量均與布膜器內的布膜液面高度Ad成線性關系，為工程設計、操作調節與控制提供了可靠的依據。
附圖1是本發明提供的膜厚可調的外環狀彈性壁布膜器啟動液位示意圖。圖中:1-降膜管；2_布膜器進液杯；3_緊固環；4_彈性壁。附圖2是穩態操作示意圖。以下結合實施例對附圖作進一步闡述。
具體實施例方式 以下結合但不限于實施例闡述本發明具體實施方式
布膜液體:30%甘油-水溶液，密度P =1073kg/m3
彈性壁材料性質:泊松比>"=0.4、楊氏模量萬=1.8 MPa、壁厚i=0.21mm,彈性壁長度Z=30mm
降膜管外徑仏=14mm，降膜管材質為316L不銹鋼。啟動液位高度A。=33mm Δ p=Q
實測布膜液面高度Ad與對應y厚5見下表:
權利要求
1.一種膜厚可調的外環狀彈性壁布膜器，其特征在于彈性壁的原始內徑與降膜管外徑相等、無降膜流動時與降膜管外壁貼合，布膜器內的液柱壓力作用下使彈性壁發生均勻、連續的徑向變形來實現自動開關和均勻布膜，其半徑擴張量即為降膜厚度，降膜厚度δ與布膜器內布膜液面距降膜出口的高度Ad成線性關系 其中，彈性壁材料的泊松比為v=0.f0.5、楊氏模量為萬=1.0 MPa 3.0MPa、壁厚為i=0.1mnTl.5mm,降膜管外徑仏=10mnT50mm，P為液體密度，g為重力加速度，啟動液位高度h0 =10mm 150mm, 布膜液面高度 Ad =100 mm 450mm。
全文摘要
一種具有超薄特性和膜厚可調的降膜分布器，其布膜元件為外環狀彈性壁，布膜器內的液柱壓力作用使彈性壁發生均勻、連續的徑向變形實現布膜器自動開關和均勻布膜，其半徑擴張量即為降膜厚度。其原理是受內壓彈性薄壁軸對稱變形協調，所以降膜厚度具有均勻性和穩定性內在機理。布膜厚度為0.05mm~2.0mm。布膜厚度與布膜流量均與布膜器內液面高度h成線性關系，精確可控，為工程設計、操作調節與控制提供了可靠的依據。
文檔編號B01D1/22GK103143183SQ20131009682
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者朱家驊, 劉人滔, 鄭曉軍, 王子寧, 夏素蘭 申請人:四川大學