專利名稱：測試膜片分離性能的評價池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及氣體分離，尤其涉及一種用于有機(jī)膜膜片分離性能評側(cè)的 裝載膜片的評價池。
背景技術(shù)：
在有機(jī)膜開發(fā)過程中，不可避免對膜片的分離性能進(jìn)行評測。評測裝置的 核心設(shè)備就是承載膜片的評價池。評價池內(nèi)部構(gòu)造設(shè)計的合理性與否直接影響 到對膜片性能評價的精確性。評價池設(shè)計的關(guān)鍵是保證流經(jīng)膜表面的流體流速 分布均一，避免局部流速過大差異。如果流體在膜表面的流速分布不均，會導(dǎo) 致膜片表面局部出現(xiàn)一種稱作"濃差極化"的現(xiàn)象，使膜的分離性能大打折扣。 從而影響對膜的分離性能評測。傳統(tǒng)的膜評價池一般為圓形，由上、下兩部分 組成。膜片被裁剪成圓片形狀放入評價池中間，如圖1所示。測試時，原料流 體沿著膜表面切向從圓周的一側(cè)流到另一側(cè)。 一部分原料物流透過膜片從膜片 底部的滲透物流道流出，剩余的原料物流從滲余物流道流出。通過測試不同流 體透過膜片的速率差別，就可以對膜的分離性能做出評價。在這種評價池中， 由于流體流動方向上的流道橫截面積變化較大(從小變大，再從大變小)，如圖 2所示；但流體的流量變化卻不大，所以致使流經(jīng)膜表面的流體流速也呈現(xiàn)由大 變小再變大的變化。這種流速的不均性會導(dǎo)致膜表面局部流速較低的部分出現(xiàn) 的"濃差極化"現(xiàn)象，從而影響對膜片的評測結(jié)果。發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述不足，為解決傳統(tǒng)膜評價池流速分布不均的問 題，本實(shí)用新型采用了新型的流道設(shè)計，保證流體在流道內(nèi)流動截面積相等，從而使流速均一o本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種測試膜片分離性能的評價池，包括評價池殼體、膜片及多孔支撐板， 所述殼體包括原料流道、滲余物流道和滲透物流道；所述膜片位于評價池內(nèi)殼體內(nèi)下部中心位置，呈圓形；所述多孔支撐板位于膜片下，其特征在于所述原料流道的上表面為回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面，所述回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面為雙曲面， 其中軸線與圓形膜片的圓心法線重合，所述原料流道的下表面即為所述圓形膜 片。,所述滲余物流道相對所述圓形膜片的圓心法線完全對稱分布。這種設(shè)計中，原料流體沿著膜片圓心法向流入，并從膜片的圓心向膜片圓 周方向呈輻射狀流動；根據(jù)雙曲面流道的流通截面積公式S3X or XrXh，其中 S為流道流通截面積，r為半徑，h為流道高度，如要S保持不變，即S為一個 常數(shù)，即要求rXh為一常數(shù)，由于原料流道的下表面為圓型膜片，即r在不斷 變化，在圓心處最小，圓周處最大；為保證流體截面積相等,流道的高度必須 隨著底面半徑而呈反比變化。本實(shí)用新型釆用了雙曲面的上表面流道設(shè)計，可 以保證流體流經(jīng)膜表面的流通截面積相等，從而達(dá)到流速分布均勻的目的。另 外，滲余物流道也設(shè)計成相對膜片中心完全對稱方式，使流體中任一質(zhì)點(diǎn)從原 料入口到達(dá)滲余物出口的流動路徑完全對稱，流動阻力完全相等。相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的有益效果不言而喻使流經(jīng)膜片表面各處的 流體流速相等，流體流過膜片表面后，通過對稱的流道流出評價池；整個流體 在評價池內(nèi)的流動完全對稱，避免了由于流速不均產(chǎn)生的"濃差極化"現(xiàn)象， 保證了測量精度。


本實(shí)用新型附圖6個，其中， 圖l:傳統(tǒng)膜片評價池結(jié)構(gòu)示意圖；圖2:傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中流體流經(jīng)傳統(tǒng)膜片評價池膜表面的流動方向示意圖； 圖3:本實(shí)用新型設(shè)計的原料流道中流體流動方向示意圖； 圖4:本實(shí)用新型設(shè)計的原料流道上表面的雙曲函數(shù)關(guān)系圖； 圖5:本實(shí)用新型設(shè)計的評價池結(jié)構(gòu)剖面示意圖； 圖6:圖5的A-A剖視圖。圖中，1、 進(jìn)料口2、 滲余物流出口3、 滲透物流出口4、 上蓋 4-1、鑄件a 4-2、鑄件b 4-3、鑄件c5、 0型圈6、 膜片7、 多孔支撐板8、 底座9、 雙曲面10、 原料流道11、 滲余物流道11-1、在鑄件c、 b間隙中的部分11-2、在鑄件b中的開孔11-3、在鑄件a、 b之間的滲余物空腔12、 滲透物流道13、 螺栓具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的具體說明如圖5、圖6所示，本實(shí)用新型所公開的測試膜片分離性能的評價池的殼體 由鑄件a 4-1、鑄件b 4-2、鑄件c 4-3及底座8這四個鑄件構(gòu)成。鑄件a、 b、 c焊接為一體，與底座8通過螺栓13緊固在一起。測試時，流體在評價池內(nèi)的 流向如圖5中黑色箭頭所示，其中，原料物流從進(jìn)料口流入，經(jīng)過鑄件b內(nèi)的 孔道，沿著膜片6的法向流向膜片表面，并沿著鑄件b底部雙曲面9和膜片6 上表面之間構(gòu)成的等截面流道，順著膜片的徑向，呈輻射狀流向鑄件b與鑄件c 之間的圓縫隙-筒型滲余物流道11-1，并沿著流道11-1向上，通過鑄件b內(nèi)相 對圓形膜片的圓心法線對稱排列的多個開孔11-2流入鑄件a和b之間的空腔11-3，最后從評價池上部中心的滲余物出口 2流出。透過膜片的滲透物流，垂 直膜片方向，流經(jīng)膜片下的多孔支撐板7，順滲透物流道12從滲透物出口 3流 出。本實(shí)用新型將原料流道設(shè)計成讓流體從圓形膜片中心導(dǎo)入，然后沿膜片的徑向， 呈輻射狀向圓周方向流動，如圖3所示。流道的下表面仍然是圓形的膜片，但 上表面設(shè)計成雙曲面，以保證流體流經(jīng)膜片表面具有相等的流通截面積，則原 料流經(jīng)的底面半徑與流道高度滿足雙曲函數(shù)關(guān)系，如圖4所示。實(shí)際設(shè)計時可 取S二2X Ji XRoXHo，式中Ro為膜片的半徑，Ho為膜片圓周處流道的高度。這 樣就可以保證流體的流通截面積處處相等。從而可以滿足流體在流到內(nèi)流速相 等的要求。只是在膜片的的中心處，流速不同。但是設(shè)計時可以使圓心處面積 相對整個膜片的面積足夠小(例如小于整個圓片面積的1%)，就可以忽略此處的 影響。以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式
，但本實(shí)用新型的保護(hù)范 圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范 圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵 蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種測試膜片分離性能的評價池，包括評價池殼體、膜片及多孔支撐板，所述殼體包括原料流道、滲余物流道和滲透物流道；所述膜片位于評價池內(nèi)殼體內(nèi)下部中心位置，呈圓形；所述多孔支撐板位于膜片下，其特征在于所述原料流道的上表面為回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面，所述回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面為雙曲面，其中軸線與圓形膜片的圓心法線重合，所述原料流道的下表面即為所述圓形膜片。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試膜片分離性能的評價池，其特征在于所述 滲余物流道相對所述圓形膜片的圓心法線完全對稱分布。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種測試膜片分離性能的評價池，包括評價池殼體、膜片及多孔支撐板，所述殼體包括原料流道、滲余物流道和滲透物流道；所述膜片位于評價池內(nèi)殼體內(nèi)下部中心位置，呈圓形；所述多孔支撐板位于膜片下，其特征在于所述原料流道的上表面為回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面，所述回轉(zhuǎn)體的內(nèi)表面為雙曲面，其中軸線與圓形膜片的圓心法線重合，所述原料流道的下表面即為所述圓形膜片；所述滲余物流道相對所述圓形膜片的圓心法線完全對稱分布。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了流體在評價池內(nèi)的流動完全對稱，避免了由于流速不均產(chǎn)生的“濃差極化”現(xiàn)象，保證了測量精度。
文檔編號G01N33/00GK201166654SQ200820011360
公開日2008年12月17日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月28日
發(fā)明者李恕廣, 杜國棟, 栗廣勇, 王連軍 申請人:大連歐科膜技術(shù)工程有限公司