Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов



Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов
Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов
Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов
Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов
Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов

 


Владельцы патента RU 2549846:

ОБЩЕСТВО С ОГРАНИЧЕННОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТЬЮ "АКВАРЕКОН" (RU)

Изобретение относится к области водоподготовки и водоочистки, а именно к оборудованию, используемому в мембранных рулонных элементах для обратного осмоса и нанофильтрации. Предлагается сетка, ячейки которой имеют форму связанных между собой правильных многоугольников, в вершинах которых размещены сферы, связанные между собой цилиндрическими перемычками (ребрами многоугольников), диаметр которых составляет 0,1-0,8 диаметра сфер. Индивидуальная ячейка сетки, как правило, выполняется в форме треугольника, квадрата, шестиугольника или ромба, но может быть выполнена в форме и иных многоугольников. При этом ячейка в форме равностороннего треугольника обеспечивает максимальную жесткость конструкции сетки, ячейки в форме ромба или квадрата проще и дешевле остальных в изготовлении, а сетка с ячейкой в форме правильного шестигранника обладает минимальным гидравлическим сопротивлением, но наиболее трудоемка при изготовлении. Сетка позволяет минимизировать гидравлическое сопротивление и объем «мертвых зон», образующихся в рулонных элементах.5 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

 

Изобретение относится к области водоподготовки и водоочистки, а именно к оборудованию, используемому в мембранных рулонных элементах для обратного осмоса и нанофильтрации.

В настоящее время модули с обратноосмотическими (ОО) и нанофильтрационными (НФ) мембранами находят широкое применение в практике в связи с высокой эффективностью очистки и относительной простотой используемого оборудования как самостоятельно, так и в качестве элемента более сложных комплексных систем. Стандартные ОО и НФ модули представляют собой фильтродержатели с торцевыми крышками, штуцерами ввода обрабатываемой жидкости и вывода пермеата и концентрата. Внутри фильтродержателей установлены рулонные элементы, состоящие из мембранных конвертов, навитых по спирали на перфорированные трубки. Между мембранными конвертами помещена концентратная сетка [Пат. РФ №125881, 2011; Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е., Хоружий О.В., Громов С.Л., Сидоров А.Р. - Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовке - М., ДеЛи плюс, 2012, 430 стр. - Рис.3.49 стр.102].

Задачей, решаемой сеткой, является организация канала для течения обрабатываемой жидкости вдоль поверхности мембран в пространстве между мембранными конвертами рулонного (спиральнонамотанного) элемента. При этом она должна создавать минимальное гидравлическое сопротивление и минимизировать объем мертвых зон, возникающих при обтекании жидкой средой элементов конструкции сетки.

Наиболее близким к заявляемому решению является сетка, применяемая в обратноосмотических и нанофильтрационных рулонных элементах, которая состоит из индивидуальных ячеек или ячеистых структур, образованных сплетенными или сплавленными нитями (прутками) из полимерных материалов, обладающими постоянной толщиной на всем своем протяжении [Пантелеев А.А., Рябчиков Б.Е., Хоружий О.В., Громов С.Л., Сидоров А.Р. - Технологии мембранного разделения в промышленной водоподготовке - М., ДеЛи плюс, 2012, 430 стр. - Рис.3.46 стр.99].

Недостатком такой сетки является образование в направлении потока жидкой, среды «мертвых зон» как в угловых элементах конструкции ячеек сетки, так и за теми сторонами ячеек, которые располагаются под углом к направлению тока жидкости, что создает условия для образования отложений на поверхности мембран. При этом чем ближе значение угла, образуемого стороной ячейки и вектором потока жидкости, к 90°, тем больше размер «мертвой зоны».

Технической задачей, решаемой авторами, являлось разработка конструкции сетки, которая позволяла бы при обеспечении равномерности течения потока обрабатываемой жидкости минимизировать образование «мертвых зон».

Технический результат достигался созданием сетки, ячейки которой имели форму связанных между собой многоугольников, в вершинах которых размещены сферы, связанные между собой цилиндрическими перемычками (ребрами многоугольников), диаметр которых составлял 0,1-0,8 от диаметра применяемых сфер. Оптимально располагать перемычки, так чтобы их оси симметрии совпадали с осями симметрии сфер.

Как показали проведенные эксперименты, такая сетка толщиной от 0,5 до 1,5 мм сочетает механическую прочность с пониженным гидравлическим сопротивлением. Индивидуальная ячейка сетки, как правило, выполняется в форме треугольника, ромба, квадрата или шестиугольника, но может быть выполнена в форме и иных многоугольников. При этом ячейка в форме равностороннего треугольника обеспечивает максимальную жесткость конструкции сетки, ячейки в форме ромба или квадрата проще и дешевле остальных в изготовлении, а сетка с ячейкой в форме правильного шестигранника обладает минимальным гидравлическим сопротивлением, но наиболее трудоемка при изготовлении.

Схема размещения сетки в модуле приведена на фиг.1, где использованы следующие обозначения: 1 - нижняя мембрана верхнего мембранного конверта; 2 - верхняя мембрана нижнего мембранного конверта; 3 - сетка; 4 - сфера в вершинах индивидуальных ячеек сетки; 5 - цилиндрическая перемычка. На фиг.2 показан фрагмент сетки с выполнением индивидуальной ячейки в форме треугольника, на фиг.3 - в форме ромба; на фиг.4 - в форме квадрата; на фиг.5 - в форме шестиугольника.

Устройство работает следующим образом. Поток воды, проходя между мембранами 1 и 2 поступает вдоль сетки 3. При этом он огибает сферы 4, геометрическая форма которых близка к идеальной для случаев обтекания твердых тел с жидкостью, площадь контакта листовой мембраны с шаровой опорой минимальна (стремится к «точке»), что позволяет минимизировать гидравлическое сопротивление и объем «мертвых зон», образующихся в рулонных элементах. При этом соединительные перемычки 5 между шаровыми элементами 4 сетки не соприкасаются с поверхностью мембран, а потому не способствуют образованию застойных зон.

Результаты работы установки очистки москворецкой воды с различными сетками приведены в таблице 1. Толщина сеток, упомянутых в таблице 1, соответствует стандартной толщине концентратных сеток, применяемых в рулонных элементах (в миллидюймах: 24, 28 и 34 соответственно).

Таблица 1
Влияние параметров сетки на эксплуатационные характеристики мембранного модуля.
Тип сетки Толщина сетки (диаметр сфер), мм Отношение диаметра перемычек к диаметру сфер Значение гидравлического сопротивления элемента, отнесенное к гидравлическому сопротивлению элемента со стандартной сеткой
Стандартная 0,61 1
Предлагаемая с ромбической ячейкой 0,61 0,8 0,77
Предлагаемая с квадратной ячейкой 0,61 0,8 0,77
Предлагаемая с треугольной ячейкой 0,61 0,8 0,82
Предлагаемая с шестиугольной ячейкой 0,61 0,8 0,67
Стандартная 0,71 1
Предлагаемая с ромбической ячейкой 0,71 0,1 0,75
Предлагаемая с квадратной ячейкой 0,71 0,1 0,75
Предлагаемая с треугольной ячейкой 0,71 0,1 0,81
Предлагаемая с шестиугольной ячейкой 0,71 0,1 0,66
Стандартная 0,86 1
Предлагаемая с ромбической ячейкой 0,86 0,5 0,73
Предлагаемая с квадратной ячейкой 0,86 0,5 0,73
Предлагаемая с шестиугольной ячейкой 0,86 0,5 0,65
Предлагаемая с шестиугольной ячейкой 0,5 0,1 0,67 (по сравнению со стандартной сеткой толщиной 0,61 мм)
Предлагаемая с шестиугольной ячейкой 1,5 0,8 0,65 (по сравнению со стандартной сеткой толщиной 0,86 мм)

Приведенные данные свидетельствуют, что в результате использования сетки нового типа гидравлическое сопротивление мембранных элементов снизилось на 30-35% при использовании шестигранной ячейки, на 23-27% при применении ромбических или квадратных ячеек и на 18-20% - для сетки с треугольными ячейками.

1. Сетка для концентратного канала мембранных рулонных элементов, состоящая из соединенных между собой индивидуальных ячеек, отличающаяся тем, что ячейки выполнены в виде многоугольников, в вершинах которых расположены сферы, соединенные между собой в горизонтальной плоскости цилиндрическими перемычками, проходящими через центры сфер, причем диаметр перемычек составляет 0,1-0,8 от диаметра применяемых сфер.

2. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что индивидуальная ячейка выполнена в форме треугольника

3. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что индивидуальная ячейка выполнена в форме ромба

4. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что индивидуальная ячейка выполнена в форме квадрата

5. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что индивидуальная ячейка выполнена в форме шестиугольника.

6. Сетка по п.1, отличающаяся тем, что оси симметрии перемычек совпадают с осями симметрии сфер.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области конструкции мембранного фильтрующего элемента рулонного типа (МЭ) для очистки жидких сред и способу его изготовления. Мембранный фильтрующий элемент рулонного типа для очистки воды в бытовых условиях характеризуется тем, что включает в себя центральную трубку с радиальными отверстиями по ее длине и спирально намотанный на нее мембранный пакет, состоящий из сложенной вдвое с наружным селективным слоем полупроницаемой полимерной мембраны и дренажного полотна для канала сбора и отвода фильтрата, турбулизаторной сетки для канала очищаемой воды, при этом сетка выполнена в виде не менее трех последовательно размещенных отрезков разной толщины.

Изобретение относится к фильтру для мембранной фильтрации жидкостей, в частности к рулонному фильтру с улучшенными фильтрующими характеристиками. .

Изобретение относится к фильтрации с контролем внутреннего засорения. .

Изобретение относится к конструкции мембранных ультра-микрофильтрационных элементов (МФРЭ), предназначенных для очистки технических и природных жидкостей от взвешенных в них частиц, коллоидов и бактерий.

Изобретение относится к конструкции мембранных фильтрующих рулонных элементов, предназначенных для разделения жидких сред. .

Изобретение относится к мембранным ультра-микрофильтрационным рулонным элементам (МФРЭ), работающим по методу тупиковой фильтрации, для очистки жидкостей, в частности, для получения питьевой воды.

Изобретение относится к области конструкции (устройства) мембранного фильтрующего элемента рулонного типа (далее МЭ). .

Изобретение относится к конструкции мембранных фильтрующих элементов (МЭ) рулонного типа для разделения жидких сред в процессах обратного осмоса, нано-, ультра- и микрофильтрации.

Изобретение относится к рулонным элементам, работающим по методу тупиковой фильтрации. .

Изобретение относится к области очистки воды и используется в установках обратного осмоса. .

Изобретение относится к области разделения, концентрирования и очистки растворов методами электрогиперфильтрации, электромикрофильтрации, электроультрафильтрации и электронанофильтрации и может быть использовано в химической, текстильной, целлюлозно-бумажной, микробиологической, пищевой и других отраслях промышленности.

Изобретение относится области разделения жидких смесей и может применяться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Способ выделения и концентрирования органических веществ термоградиентным первапорационным разделением жидких смесей через мембрану с помощью устройства, содержащего емкости с разделяемой смесью и хладагентом, термопервапорационный модуль, содержащий проточную камеру с разделяемой смесью, ограниченную с одной стороны селективной по целевому компоненту мембраной, проточную камеру с хладагентом, ограниченную с одной стороны твердой поверхностью конденсации, камеру конденсации, расположенную между мембраной и поверхностью конденсации, проходящих через термопервапорационный модуль, содержащих целевой компонент, и насосы для циркуляции разделяемой смеси и хладагента между соответствующими емкостями и термопервапорационным модулем.

Изобретение относится к мембранной технике, может быть использовано в биотехнологии, геологии и анализе различных растворов. .

Изобретение относится к области мембранного извлечения чистого водорода из газовых смесей, содержащих водород. .

Изобретение относится к области композитных фильтровальных материалов для ультра- и микрофильтрации и может быть использовано в медицине, фармацевтике, биотехнологии, электронной, химической, пищевой и другой отраслях промышленности.

Изобретение относится к области осуществления массообменных процессов в системе жидкость-газ с помощью пористых мембран. .

Изобретение относится к фильтру для тонкой очистки жидкости потребителями, который эффективно очищает фильтруемую жидкость от взвесей, бактерий, растворенных химических и органических соединений и других загрязнений.

Изобретение относится к устройствам, обеспечивающим тонкую очистку воды и газов от примесей. .

Изобретение относится к устройству многоступенчатой мембранной дистилляции. Устройство содержит нагревательную ступень, несколько ступеней конденсации/выпаривания и ступень конденсации, через которые последовательно течет жидкость, концентрацию которой требуется повысить, причем каждая ступень конденсации/выпаривания содержит конденсаторный блок и выпарной блок, причем соответствующий конденсаторный блок содержит первую паровую камеру, частично ограниченную стенкой конденсации, а соответствующий выпарной блок содержит вторую паровую камеру, частично ограниченную паропроницаемой, но непроницаемой для жидкости стенкой мембраны, и в соответствующей ступени конденсации/выпаривания предусмотрен проточный канал, образованный между конденсаторным блоком и примыкающим к нему выпарным блоком, который проводит концентрируемую жидкость, так что концентрируемая жидкость нагревается от стенок конденсации, а пар, образующийся из концентрируемой жидкости, проникает через стенку мембраны во вторую паровую камеру. При этом пар, образующийся на предшествующей ступени, проводится в конденсаторный блок следующей ступени по паровому каналу, проводящему исключительно этот пар и ведущий его дальше исключительно на следующую ступень. Изобретение обеспечивает улучшение устройства многоступенчатой мембранной дистилляции. 13 з.п. ф-лы, 8 ил.
Наверх