本實用新型專利技術(shù)提供一種離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，包括主軸，主軸的外側(cè)設(shè)有能夠隨之轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒；轉(zhuǎn)筒內(nèi)沿軸向均布設(shè)有漸進式約束單元，所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)沿軸向均布設(shè)置至少一個漸進式約束單元，所述轉(zhuǎn)筒包括溶液入口和溶液出口，所述溶液從溶液入口進入轉(zhuǎn)筒后被所述漸進式約束單元進行分離或提純，再從所述溶液出口被排出。本實用新型專利技術(shù)利用飽和狀態(tài)下水分子的無束縛狀態(tài)，對溶液中的水分子進行漸進式約束分離，克服背景技術(shù)中存在的問題。克服背景技術(shù)中存在的問題。克服背景技術(shù)中存在的問題。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置
[0001]本技術(shù)涉及熱力學領(lǐng)域，尤其涉及一種利用熱力學原理進行溶液分離和提純的裝置。
技術(shù)介紹
[0002]溶液分離、提純技術(shù)在眾多行業(yè)都有應用，比如海水淡化、污水處理、吸收式制冷等等，現(xiàn)有技術(shù)中溶液分離和提純的工藝多種多樣，能耗需求也各不相同，比如電滲析、反滲透、吸收式制冷的熱分離等；其中在吸收式制冷中因為對熱能的高度消耗，有“節(jié)電不節(jié)能”一說，而其他相對節(jié)能的分離方法，如電滲析因會改變?nèi)芤盒再|(zhì)、反滲透因超高的操作壓等原因，應用上受到了一定的限制。實際上，在現(xiàn)有技術(shù)中，大多數(shù)的提純都需要將水分子汽化或氣化后實現(xiàn)溶液的濃度提升或者溶質(zhì)分子和水分子的分離，也就是說，改變了水的物理形態(tài)從而達到溶液的分離或提純，而使水分子汽化或氣化的這部分能量便產(chǎn)生了多余的能量損失，因此，對于倡導節(jié)能減排的今天，設(shè)計出節(jié)能、適用的溶液分離方法來替代高能耗的分離技術(shù)顯然更具有重大意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
[0003]本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，利用飽和溶液中水分子的無束縛狀態(tài)，結(jié)合離心力場對溶液中的水分子進行漸進式約束分離，克服
技術(shù)介紹
中存在的問題。
[0004]本技術(shù)解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0005]主軸，所述主軸能夠被驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，所述主軸的外側(cè)設(shè)有能夠隨之轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒；
[0006]所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)沿軸向均布設(shè)置至少一個漸進式約束單元，所述轉(zhuǎn)筒包括溶液入口和溶液出口，所述溶液從溶液入口進入轉(zhuǎn)筒后被所述漸進式約束單元進行分離或提純，再從所述溶液出口被排出；
[0007]所述轉(zhuǎn)筒上設(shè)有排水口，所述排水口與所述漸進式約束單元連通。
[0008]進一步地，所述漸進式約束單元包括約束單元主體和導熱外殼，所述導熱外殼包裹在所述約束單元主體外部，所述約束單元主體設(shè)有水分子進口和水分子出口，所述導熱外殼在所述水分子進口和所述水分子出口所在的側(cè)面留空。在本技術(shù)中，柔性材料的硬度和韌性可以根據(jù)實際溶液提純所需要的壓力來選擇，通常來說普通的樹脂材料可以滿足大部分溶液提純的需求。
[0009]進一步地，所述漸進式約束單元整體上呈扇形塊狀。扇形塊狀的漸進式約束單元可以更好地填充轉(zhuǎn)筒內(nèi)的空間位置，使得轉(zhuǎn)筒內(nèi)的空間被充分利用。
[0010]進一步地，所述漸進式約束單元在所述水分子進口處設(shè)有剛性支撐半透膜結(jié)構(gòu)，所述剛性支撐半透膜結(jié)構(gòu)能夠允許所述水分子通過并阻擋所述溶液中的溶質(zhì)分子。
[0011]進一步地，所述約束單元主體采用柔性多孔材料制成，所述約束單元主體內(nèi)設(shè)有多個能夠用于約束水分子的約束結(jié)構(gòu)，多個所述約束結(jié)構(gòu)沿離心力方向依次設(shè)置，且下一
個約束結(jié)構(gòu)能夠約束上一個約束結(jié)構(gòu)釋放出來的水分子。
[0012]進一步地，所述漸進式約束單元分層布置，且沿溶液的流向依次向軸心方向增加尺寸。由于溶液在分離過程中濃度是依次升高的，所以相應地，漸進式約束單元的尺寸也要依次增加，以適應不同的濃度下都提供適合的初始壓力值。
[0013]進一步地，所述主軸為中空結(jié)構(gòu)，所述主軸的兩端分別設(shè)有換熱液入口和換熱液出口，所述換熱液入口和所述換熱液出口分別通過軸封和換熱液管道連通。
[0014]進一步地，所述轉(zhuǎn)筒的兩端分別設(shè)置溶液出口和溶液入口，所述溶液的通入方向與所述換熱液的通入方向相反。
[0015]進一步地，所述溶液入口和所述溶液出口分別通過軸封連接溶液接入管道和溶液接出管道。
[0016]進一步地，所述中空主軸的兩端分別設(shè)置支撐軸承，所述中空主軸的一端設(shè)有傳動輪，用于向中空主軸傳遞動力。
[0017]本技術(shù)的有益效果是：
[0018](1)本技術(shù)設(shè)計了能夠?qū)λ肿舆M行傳質(zhì)分離的漸進式分離單元，由于通入了換熱液，在漸進式分離單元中，水分子受到離心力的作用，在一定的溫度下，逐漸由內(nèi)而外地逐漸積聚(被吸附或固定)直至形成純水，從而實現(xiàn)無物理狀態(tài)變化的水和溶質(zhì)的分離，特別適用于需要溶液分離的場合，如污水處理、溶液提純等等。
[0019](2)在本技術(shù)中，換熱液體從中空主軸的軸心位置流入，通過換熱液通道流向漸進式約束單元的外側(cè)間隙，熱交換后從軸心流出，需要提純或分離的稀溶液從中空主軸外側(cè)的轉(zhuǎn)筒內(nèi)流過，到漸進式約束單元有剛性支撐的一側(cè)，稀溶液中的水分子經(jīng)由漸進式約束單元在主軸轉(zhuǎn)動形成的離心力場下進行漸進式的約束分離，從而實現(xiàn)對稀溶液的提純，提純后的溶液之后再沿主軸外側(cè)流出，而從溶液中分離出來的純水則在漸進式約束單元的另一端從轉(zhuǎn)筒最外側(cè)流出。在整個過程中，換熱液、(稀/濃)溶液和分離出的純水的通道互不相通，相互隔離，不會產(chǎn)生污染。
附圖說明
[0020]圖1是傳統(tǒng)的溶質(zhì)分子和水分子的分離示意圖。
[0021]圖2是以磁場模擬理想狀態(tài)下溶質(zhì)分子和水分子的分子分離原理圖。
[0022]圖3是以磁場模擬理想狀態(tài)下吸收式制冷發(fā)生器的分子分離原理圖。
[0023]圖4是以磁場模擬理想狀態(tài)下反滲透法的分子分離原理圖。
[0024]圖5是以磁場模擬理想狀態(tài)下本技術(shù)的分子分離原理圖。
[0025]圖6是離心力場下半透膜分離的示意圖。
[0026]圖7是多孔結(jié)構(gòu)下水分子的分離示意圖。
[0027]圖8是漸進式約束分離示意圖。
[0028]圖9是漸進式分離過程中溶液的焓
?
濃度示意圖。
[0029]圖10是剛性支撐原理圖。
[0030]圖11是本技術(shù)的裝置的徑向剖視圖。
[0031]圖12是本技術(shù)的裝置的軸向剖視圖。
具體實施方式
[0032]為了使本
的人員更好的理解本技術(shù)的方案，下面將結(jié)合本技術(shù)的實施例和附圖，對本技術(shù)的一些實施方案進行清楚、完整的描述。
[0033]由于本技術(shù)中存在一些理論性或者原理性的思想或引用，為了使這些思想或引用在本技術(shù)的技術(shù)方案中的體現(xiàn)和作用更好地被理解和實施，首先對這些思想或引用進行描述和解釋，需要說明的是，這些描述和解釋的目的是為了方便理解，不應視為對本技術(shù)的限定或者認為是本技術(shù)的方案或者部分，也不應視為對本技術(shù)的限定。
[0034]為了便于理解和方便說明，本實施例中以溴化鋰溶液為例進行分析，實際上本技術(shù)的原理和結(jié)構(gòu)也可以用于其他溶液的分離。在吸收式制冷系統(tǒng)中實現(xiàn)溴化鋰溶液分離的是高溫熱能，分離出來的水蒸汽呈過熱狀態(tài)，對這一過程的微觀機理如圖1所示，在溶液表面的水分子受到的作用力有溶質(zhì)離子的吸引力、汽相壓力(汽相分子撞擊)和水分子本身熱振動對溶質(zhì)離子排斥力，當溶液處于飽和狀態(tài)時，排斥力f正好能抗衡離子吸引力和汽相壓力的合力F，此時如果水分子受到另外分子a的撞擊將被彈射入汽相中，而分子a將從高溫熱源中得到能量補充，顯然高溫熱源提供的能量可以分為兩部分，第一部分是讓溶液升溫處于飽和狀態(tài)，第二部分是提供水分子進入汽相的動能。
[0035]為更加形本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
1.離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，其特征是，包括主軸，所述主軸能夠被驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，所述主軸的外側(cè)設(shè)有能夠隨之轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)筒；所述轉(zhuǎn)筒內(nèi)沿軸向均布設(shè)置至少一個漸進式約束單元，所述轉(zhuǎn)筒包括溶液入口和溶液出口，所述溶液從溶液入口進入轉(zhuǎn)筒后被所述漸進式約束單元進行分離或提純，再從所述溶液出口被排出；所述轉(zhuǎn)筒上設(shè)有排水口，所述排水口與所述漸進式約束單元連通。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，其特征是，所述漸進式約束單元包括約束單元主體和導熱外殼，所述導熱外殼包裹在所述約束單元主體外部，所述約束單元主體設(shè)有水分子進口和水分子出口，所述導熱外殼在所述水分子進口和所述水分子出口所在的側(cè)面留空。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，其特征是，所述漸進式約束單元整體上呈扇形塊狀。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，其特征是，所述漸進式約束單元在所述水分子進口處設(shè)有剛性支撐半透膜結(jié)構(gòu)，所述剛性支撐半透膜結(jié)構(gòu)能夠允許所述水分子通過并阻擋所述溶液中的溶質(zhì)分子。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心力場下漸進式約束的熱驅(qū)動溶液分離裝置，其特征是...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張學文，
申請(專利權(quán))人：張學文，
類型：新型
國別省市：
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