空腔蓄能海水淡化器的制造方法
【專利摘要】一種空腔蓄能海水淡化器，包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有高壓泵腔、空氣蓄能腔和反滲透膜腔，在殼體上設(shè)有初濾進(jìn)水口、濃水出口和淡水出口，在反滲透膜腔內(nèi)設(shè)有反滲透膜；初濾進(jìn)水口通過管路與高壓泵腔的進(jìn)水口連通，高壓泵腔的高壓水出口通過高壓水道分別與空氣蓄能腔、反滲透膜腔連通，濃水出口與反滲透膜腔連通，淡水出口與反滲透膜中心管連通。本實用新型采用空腔蓄能，無需設(shè)置專用的蓄能器，僅需在高壓水路系統(tǒng)中，保留或設(shè)置一定的空腔，空腔中存儲的氣體作為蓄能介質(zhì)，氣體無需預(yù)充，空腔有通道與高壓水路系統(tǒng)連接，因此，氣壓自動跟隨水壓升降，能有效減小水壓的波動。
【專利說明】空腔蓄能海水淡化器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及水處理，尤其涉及一種空腔蓄能海水淡化器。

【背景技術(shù)】
[0002]在液壓系統(tǒng)中，壓力泵輸出的液體壓力的穩(wěn)定性往往不能滿足系統(tǒng)的需要，通常必須加設(shè)蓄能器來補(bǔ)償壓力的波動。蓄能器并接于液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)回路，在壓力增大時，蓄能器的蓄能介質(zhì)受到壓縮，工作介質(zhì)的動能轉(zhuǎn)化為蓄能介質(zhì)的勢能；反之，工作介質(zhì)回路壓力減小時，蓄能介質(zhì)膨脹，蓄能介質(zhì)的勢能轉(zhuǎn)化為工作介質(zhì)的動能，這樣，利用蓄能器對能量的存儲和釋放，減小了工作介質(zhì)壓力的波動。這就是蓄能器基本的工作原理和作用。
[0003]根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，目前常用的蓄能器主要有膠囊式蓄能器、活塞式蓄能器、隔膜式蓄能器等幾種。因為氣體的體積壓縮比很大而且容易獲得，這些蓄能器都是選擇氣體(通常為氮氣)作為蓄能介質(zhì)，通過膠囊、活塞、隔膜將蓄能介質(zhì)(氣體)和工作介質(zhì)(液體)隔離。使用時，必須按照一定的工作流程，使用專用設(shè)備對蓄能器進(jìn)行氣體的預(yù)充和泄漏補(bǔ)償及壓力補(bǔ)償?shù)炔僮鳌?br> 實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的，就是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種空腔蓄能海水淡化器。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案:一種空腔蓄能海水淡化器，包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有高壓泵腔、空氣蓄能腔和反滲透膜腔，在殼體上設(shè)有初濾進(jìn)水口、濃水出口和淡水出口，在反滲透膜腔內(nèi)設(shè)有反滲透膜；初濾進(jìn)水口通過管路與高壓泵腔的進(jìn)水口連通，高壓泵腔的高壓水出口通過高壓水道分別與空氣蓄能腔、反滲透膜腔連通，濃水出口與反滲透膜腔連通，淡水出口與反滲透膜中心管連通。
[0006]所述高壓泵腔與電動或手動壓力泵連接連通。
[0007]所述高壓水道與空氣蓄能腔的底部連通。
[0008]本實用新型采用空腔蓄能，無需設(shè)置專用的蓄能器，僅需在液壓系統(tǒng)中，保留或設(shè)置一定的空腔，空腔中存儲的氣體作為蓄能介質(zhì)，氣體無需預(yù)充，空腔有通道與高壓水路系統(tǒng)連接，因此，氣壓自動跟隨水壓升降，能有效減小水壓的波動。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型空腔蓄能海水淡化器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。

【具體實施方式】
[0010]參見圖1，本實用新型的空腔蓄能海水淡化器，包括殼體1，在殼體內(nèi)設(shè)有高壓泵腔3、空氣蓄能腔5和反滲透膜腔8，在殼體上設(shè)有初濾進(jìn)水口 7、濃水出口 13和淡水出口12，在反滲透膜腔內(nèi)設(shè)有反滲透膜9 ;初濾進(jìn)水口 7通過管路4與高壓泵腔的進(jìn)水口連通，高壓泵腔的高壓水出口通過高壓水道6分別與空氣蓄能腔5、反滲透膜腔8連通，濃水出口13與反滲透膜腔8連通，淡水出口 12與反滲透膜中心管10連通。上述高壓水道6與空氣蓄能腔5的底部連通。
[0011]本實用新型中的高壓泵腔3與電動或手動壓力泵2連接連通。
[0012]空腔的容積需要多大才能達(dá)到補(bǔ)償液體壓力波動的作用呢？估算方法如下:
[0013]1.首先，在一切熱力學(xué)過程中，理想氣體服從于下列狀態(tài)方程:
[0014]pV = nRT。
[0015]式中，p氣體的壓強(qiáng)；
[0016]V氣體的體積；
[0017]T氣體的熱力學(xué)溫度；
[0018]η表示氣體物質(zhì)的量；
[0019]R為理想氣體常數(shù)。
[0020]當(dāng)氣體的量不變時，如果忽略氣體溫度的變化，上式可以簡化為:
[0021]pV = C (Constant 常數(shù))(1)；
[0022]此時，壓強(qiáng)p、體積V之間的函數(shù)關(guān)系可以這樣表述:一定量氣體，溫度不變時，體積和壓力的乘積不變。
[0023]2.設(shè)空腔原始?xì)鈮簽閜Q(因為未進(jìn)行加壓預(yù)充，所以pQ = 1個大氣壓)，
[0024]空腔容積(氣體的原始體積)為V0,
[0025]液體工作壓力為p時，氣體的體積為V，
[0026]根據(jù)式1 得 pV = p0V0 即 V。= pV/p。 (2)
[0027]3.假設(shè)無蓄能時，因p變化x%，在同一時間內(nèi)，液體流量Q亦變化x%，
[0028]增加空腔蓄能后，當(dāng)液體壓力達(dá)工作壓力時，空腔中氣體的體積V亦隨之變化
x%:
[0029]現(xiàn)要求液體達(dá)工作壓力時，氣體體積的變化完全補(bǔ)償液體流量Q的變化，
[0030]即Qx%,
[0031]代入式2
[0032]V0 = QP/P0 (3)
[0033]上式只是對穩(wěn)壓作用所作的靜態(tài)的定性的分析，忽略溫度變化及其它次要的因素影響，所得出的蓄能空腔所需的體積數(shù)值只是一個參考值，實際效果應(yīng)該通過試驗取得。
[0034]以下是一個空腔蓄能的應(yīng)用范例:某便攜式海水淡化器，海水流量約10mL每秒，手動壓力泵的工作壓力5MPa，工作頻率約1Hz，空腔原始空氣壓力約0.1MPa，根據(jù)上述估算公式(3)V0 = QP/P。，得空腔體積 V。= 10mL*5MPa/0.lMPa(pO = 1 個大氣壓 ^ 0.1MPa)
[0035]即\ = 500mL，考慮到空氣中含有少量易溶、能溶或可溶于水的氣體，以及壓力對空氣在水中溶解量的影響，所以V。按估算值增大15%考慮，VQ= (l+15%)*500mL = 575mL,選擇一 600mL的密封空腔連接在高壓水道上，因為氣體(空氣)的密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液體(海水)，為了確?？諝獠恢卤灰后w排出，高壓水道設(shè)置在空氣蓄能腔的底部，試驗結(jié)果證實:
[0036]未加空腔蓄能之前，壓力泵的水壓波動為±10% (實測值5±0.5MPa)；
[0037]增加600mL空腔蓄能后，壓力泵的液壓波動為±2% (實測值5±0.1MPa)。證明空腔蓄能的方案完全可以應(yīng)用。此便攜式海水淡化器的產(chǎn)品設(shè)計，因為受體積、重量的限制，不可能加設(shè)任何正式的蓄能器產(chǎn)品，僅有180mL的多余空間可以用作蓄能，不增加任何別的機(jī)構(gòu)，憑此空腔，可使實際的液壓波動由±10% (實測值5±0.5MPa)減小為±6% (實測值5±0.3MPa)，這已經(jīng)完全滿足海水淡化器對液壓波動的要求，空腔蓄能的原理在此正式產(chǎn)品中得到了非常成功的應(yīng)用。
[0038]綜上所述，可以得出如下結(jié)論:
[0039]1、空腔蓄能的本質(zhì)是因為空氣是具有很大的壓縮比可壓縮流體，所以可以利用其作為蓄能介質(zhì)存儲和釋放液壓系統(tǒng)中工作介質(zhì)的能量，來補(bǔ)償工作介質(zhì)液體壓力的波動；
[0040]2、補(bǔ)償液體壓力的波動的能力取決于蓄能空腔的大小，蓄能空腔越大，蓄能介質(zhì)空氣越多，補(bǔ)償液壓波動的能力越強(qiáng)；
[0041]3、作為蓄能介質(zhì)的氣體和工作介質(zhì)的液體靠比重(密度)的不同自然分隔，無需通過膠囊、活塞、隔膜等設(shè)施隔離。所以，空腔蓄能的方法僅適用于對空氣溶解度很低的且不易揮發(fā)的液體的系統(tǒng)；
[0042]4、空腔蓄能僅需設(shè)置密封空腔，其余沒有任何附屬設(shè)備和運動的慣性零部件，因此慣性小，反應(yīng)靈敏，適合用作消除脈動。
[0043]5、空腔蓄能無需任何單向閥、彈性密封件，使用壽命僅取決于空腔的材料和工藝，與其它的專用的蓄能器相比最長；
[0044]6、空腔蓄能無需預(yù)充氣和補(bǔ)氣，無需附加任何操作，使用極其簡單、安全；
[0045]7、蓄能空腔中空氣的壓力總是等同于空腔所連接的液體回路的壓力，故無論液體的工作壓力怎樣變化，無需作任何調(diào)整，空腔皆有蓄能的作用(當(dāng)然，蓄能的效果會隨著液體的工作壓力的變化而有所不同)，適應(yīng)面寬，使用方便；
[0046]8、蓄能空腔可以根據(jù)設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)專門設(shè)計制造，甚至可以利用設(shè)備現(xiàn)有的空間構(gòu)成，與其它的專用的蓄能器相比，結(jié)構(gòu)最為簡單，重量最輕，設(shè)備成本最低；
[0047]9、因為不采用預(yù)充氣的緣故，蓄能空腔的容積可能較大，但對于那些液體流量小，工作壓力較低而又對整機(jī)重量和體積要求很高的小型系統(tǒng)設(shè)備特別適用。
【權(quán)利要求】
1.一種空腔蓄能海水淡化器，其特征在于，包括殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有高壓泵腔、空氣蓄能腔和反滲透膜腔，在殼體上設(shè)有初濾進(jìn)水口、濃水出口和淡水出口，在反滲透膜腔內(nèi)設(shè)有反滲透膜；初濾進(jìn)水口通過管路與高壓泵腔的進(jìn)水口連通，高壓泵腔的高壓水出口通過高壓水道分別與空氣蓄能腔、反滲透膜腔連通，濃水出口與反滲透膜腔連通，淡水出口與反滲透膜中心管連通。
2.如權(quán)利要求1所述的空腔蓄能海水淡化器，其特征在于:所述高壓泵腔與電動或手動壓力泵連接連通。
3.如權(quán)利要求1所述的空腔蓄能海水淡化器，其特征在于:所述高壓水道與空氣蓄能腔的底部連通。
【文檔編號】C02F103/08GK204173957SQ201420474807
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】陳星 , 張廣德, 程偉, 楊家江, 董安民 申請人:上海廣士環(huán)保技術(shù)有限公司