一种可拆卸中空纤维膜组件的制作方法

本发明涉及中空纤维膜组件，具体涉及一种可拆卸中空纤维膜组件。

背景技术：

人的一生有70％～90％的时间在室内度过的，因此人们越来越关注室内空气环境。最早人们只是关注空气环境中的温度参数，但是湿度与温度一样，也对人体的舒适感与健康起着重要影响。湿度过高或过低的空气环境同样会加快室内建筑材料释放化学物质(甲醛和臭氧),加速病毒、真菌和细菌等微生物的生长繁殖,而这些化学物质会严重影响我们的身体健康。世界卫生组织详细规定的健康住宅的标准，其中室内温度、湿度都给出了具体的数值范围，规定指出“室内湿度全年保持在40％～70％之间”。室内空气相对湿度为45％～65％时，室内人员舒适满意度最高。

随着我国城镇化进程的推进，建筑面积迅速增加。根据住建部统计，2016年我国城镇人均住房建筑面积达到33平方米以上，建筑运行的总能耗转化为标准煤9.06亿吨，约占全国能源消耗的20％，暖通空调能耗占建筑总能耗的50～60％，并且这一比例会随着城镇化进程的推进而增加。据统计，每平方米建筑空调能耗每年高达200kwh，其中用于空气除湿的比例占20～40％左右。

目前广泛采用的湿度控制方式是冷冻除湿。该方法主要利用冷媒(5～7℃)通过表冷器将湿空气降到露点温度以下，从而将空气中的水分降低，但是为了使送风温度舒适，需要再将除湿后的空气加热。这种先冷却、再加热的处理方式带来能源的巨大浪费。且潮湿的环境有利于病菌的滋生，病菌随着空气的流动进入室内会严重恶化室内的空气品质。

现有的中空纤维膜管以及其规则排布的膜组件在制作过程中存在以下几点缺点：(1)例如公告号cn107126843a中国发明专利申请公开说明书公开采用的中空纤维膜管束，其中空纤维膜过于紧密容易造成粘连，空气未能充分与膜中进行传热传质，降低了热质交换效率；(2)例如公告号cn107126843a中国发明专利申请公开说明书公开采用的膜组件采用密封板固定中空纤维膜组件密封板上，当某一管束出现漏液，无法进行更换漏液的膜管束，需将整个膜组件替换，造成材料浪费和不易操作。(3)例如公告号cn107014001a中国发明专利申请公开说明书公开采用的弯曲中空纤维膜除湿器其制作耗时长、不易规模化制备、不便于实现产业化，从而难以满足实际需求，限制了膜组件的应用。

技术实现要素：

综上所述，为克服现有技术克服现有技术中存在的空气流场分布不均匀、无法进行拆卸更换、可塑性低、不易规模化制备以及不便于实现产业化的弊端，本发明所要解决的技术问题是提供一种可拆卸中空纤维膜组件。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可拆卸中空纤维膜组件，包括溶液箱、中空纤维膜管束、第一接头、壳体和第二接头；所述溶液箱有两个，其分别相对的处于所述中空纤维膜管束两端的外侧；在所述溶液箱内装有冷水或液体干燥剂；所述第一接头固定在所述溶液箱上且对应所述管束端部的位置处；所述中空纤维膜管束的两端分别固定在不同的所述壳体内；所述第二接头的两端分别螺纹连接所述第一接头和所述壳体以实现将所述管束与所述溶液箱的可拆卸连通。

本发明的有益效果是：通过第一接头和第二接头实现中空纤维膜管束可拆卸的固定在两溶液箱之间，进而可随时对其进行拆卸和装配，同时中空纤维膜管束中放入溶液能更充分地在与风道的空气进行热质交换。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述第一接头内侧壁设有内螺纹，所述壳体外侧壁上设有外螺纹；所述第二接头的一端外侧壁上设有与所述第一接头相吻合的外螺纹，其另一端内侧壁上设有与所述壳体相吻合的内螺纹；所述第二接头的两端分别螺纹连接所述第一接头和所述壳体以实现所述管束与所述溶液箱的可拆卸连通。

进一步，在所述第一接头上和所述第二接头上分别设有将对应的接头转动的多边形圆盘，所述第一接头与所述溶液箱相应的内侧壁之间以及所述第二接头与所述溶液箱相应的外侧壁之间均设有密封圈。

采用上述进一步方案的有益效果是：实现中空纤维膜管束可拆卸的固定在两溶液箱之间，并保证连接的密封性。

进一步，还包括第三接头、第四接头、连接管、阀门和支撑板，所述第三接头螺纹连接所述第一接头，所述第四接头螺纹连接所述第二接头，所述连接管的两端分别螺纹连接所述第三接头和所述第四接头；

所述阀门设置在所述连接管上并用于将所述连接管贯通或断开，所述支撑板固定在所述第二接头与所述第四接头连接的位置处并起支撑作用。

进一步，在所述第一接头上、所述第二接头上、所述第三接头上和所述第四接头上分别设有将对应的接头转动的多边形圆盘，在所述第一接头与所述溶液箱相应的内侧壁之间、所述第三接头与所述溶液箱相应的外侧壁之间、所述第四接头与所述支撑板之间以及第二接头与所述支撑板之间均设有密封圈。

采用上述进一步方案的有益效果是：满足不同场所下的使用需求，通过关闭阀门即可阻断流向中空纤维膜管束的溶液，从而可对中空纤维膜管束进行更换。

进一步，在其中一个所述溶液箱的底部对应所述第一接头的下方设有输入冷水或液体干燥剂进水管，另一个所述溶液箱的底部对应所述第一接头的下方设有将经所述中空纤维膜管束后的冷水或液体干燥剂排出的出水管；两个所述溶液箱内对应所述第一接头一侧的位置处均竖直设有溢流板，并且所述溢流板的高度大于所述第一接头的高度，并将相应的所述溶液箱内过多的冷水或液体干燥剂导流到所述溢流板远离所述第一接头的一侧；在所述溶液箱的底部对应所述溢流板远离所述第一接头一侧的位置还设有回流管，并且所述回流管的管径大于所述进水管和所述出水管的管径以将相应的所述溶液箱内过多的冷水或液体干燥剂排出。

采用上述进一步方案的有益效果是：防止溶液箱内冷水或液体干燥剂的量过多溢出。

进一步，所述中空纤维膜管束设有多个，其间隔布置在两个所述溶液箱之间。

进一步，多个所述中空纤维膜管束上下分层布置在两个所述溶液箱之间，在两个所述溶液箱上对应相邻两层所述中空纤维膜管束之间固定有隔板，并且在两个所述溶液箱上对应最上层所述中空纤维膜管束的上方和最下层所述中空纤维膜管束的下方分别设有导流板。

进一步，所述中空纤维膜管束包括支撑条、中空纤维膜管和固定盘；所述支撑条设有多个，其均匀环形布在两个所述壳体之间，每一个所述支撑条的两端分别固定连接两个所述壳体上靠近边缘相应的位置处；所述中空纤维膜管若干根，其均匀处于所有所述支撑条围成的腔体内，每一根所述中空纤维膜管的两端分别固定在两个所述壳体内相应的位置处，并且相邻的所述中空纤维膜管之间留有预设的间隙；

所述固定盘处于所有所述支撑条围成的腔体内的中部，其上设有与所述中空纤维膜管一一对应的通孔，每一根所述中空纤维膜管穿过相应的所述通孔以保证相邻的所述中空纤维膜管之间留有预设的间隙。

其中，中空纤维膜管的纤维膜作为半间接接触的介质，高浓度的氯化锂溶液在中空纤维膜管内管程通过并和膜壁外空气交叉流接触。该膜只允许水蒸气的透过，在水蒸气分压力差的驱动力下，能有效吸收湿空气的水分而严格防止溶液以液体形式泄露污染空气。中空纤维膜管可以应用于除湿空气、加湿空气、海水淡化、净化、蒸馏系统中。相应的溶液在中空纤维膜管内管程通过，和膜壁外空气交叉流接触。中空纤维膜具有高选择透过性的特性，水蒸气分子可以通过中空纤维膜多孔的膜壁，水蒸气能穿过该膜而盐分子和液体水不能穿过该膜。如专利号为201010286229.8的中国发明专利公开的一种高选择性非对称透湿膜及其制备方法和应用。

采用上述进一步方案的有益效果是：限制空气从中空纤维膜管之间吹过，增加空气与中空纤维膜管束的接触面积。

进一步，在所述壳体内灌有将所述中空纤维膜管的端部固定且密封住的胶水。

采用上述进一步方案的有益效果是：将中空纤维膜管的端部固定在壳体内的同时实现对中空纤维膜管的端部的密封。

附图说明

图1为本发明的三维图(除去溶液箱顶部的板块)；

图2为图1的俯视图；

图3为中空纤维膜管束的三维图；

图4为图3的a-a剖视图；

图5为图4的c放大图；

图6为图3的b-b剖视图；

图7为中空纤维膜管束除去中空纤维膜管后的三维图；

图8为本发明实施例二的三维图。

其中，a为进风口，b为出风口。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、溶液箱，2、第一接头，3、壳体，4、第二接头，5、密封圈，6、第三接头，7、第四接头，8、连接管，9、阀门，10、支撑板，11、进水管，12、出水管，13、溢流板，14、回流管，15、隔板，16、导流板，17、支撑条，18、中空纤维膜管，19、固定盘。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

如图1和2所示，一种可拆卸中空纤维膜组件，包括溶液箱1、中空纤维膜管束、第一接头2、壳体3和第二接头4。所述溶液箱1有两个，其分别相对的处于所述中空纤维膜管束两端的外侧。在所述溶液箱1内装有冷水或液体干燥剂。所述第一接头2固定在所述溶液箱1上且对应所述管束端部的位置处。所述中空纤维膜管束的两端分别固定在不同的所述壳体3内。所述第二接头4的两端分别螺纹连接所述第一接头2和所述壳体3以实现将所述管束与所述溶液箱1的可拆卸连通。

所述第一接头2内侧壁设有内螺纹，所述壳体3外侧壁上设有外螺纹。所述第二接头4的一端外侧壁上设有与所述第一接头2相吻合的外螺纹，其另一端内侧壁上设有与所述壳体3相吻合的内螺纹。所述第二接头4的两端分别螺纹连接所述第一接头2和所述壳体3以实现所述管束与所述溶液箱1的可拆卸连通。在所述第一接头2上和所述第二接头4上分别设有将对应的接头转动的多边形圆盘，中空纤维膜管束可以通过旋转多边形圆盘实现第一接头2和第二接头4的拼接和拆卸，以更换漏水的中空纤维膜管束。同时也更好地防止溶液泄露。所述第一接头2与所述溶液箱1相应的内侧壁之间以及所述第二接头4与所述溶液箱1相应的外侧壁之间均设有密封圈5。

在其中一个所述溶液箱1的底部对应所述第一接头2的下方设有输入冷水或液体干燥剂进水管11，另一个所述溶液箱1的底部对应所述第一接头2的下方设有将经所述中空纤维膜管束后的冷水或液体干燥剂排出的出水管12。两个所述溶液箱1内对应所述第一接头2一侧的位置处均竖直设有溢流板13，并且所述溢流板13的高度大于所述第一接头2的高度，并将相应的所述溶液箱1内过多的冷水或液体干燥剂导流到所述溢流板13远离所述第一接头2的一侧。在所述溶液箱1的底部对应所述溢流板13远离所述第一接头2一侧的位置还设有回流管13，并且所述回流管13的管径大于所述进水管11和所述出水管12的管径以将相应的所述溶液箱1内过多的冷水或液体干燥剂排出。通过上述设计，溶液箱1的冷水或液体干燥剂能有效的经过中空纤维膜管束，且保证中空纤维膜管束的管程内充满冷水或液体干燥剂，更好地与空气等其他物质进行热质交换。同时回流管13的管径大于进水管11和出水管12的管径，能保证溶液箱1内过多溢流的冷水或液体干燥剂及时排出并回流到溶液来源，防止溶液箱1泄露溶液。

所述中空纤维膜管束设有多个，其间隔布置在两个所述溶液箱1之间。当中空纤维膜管束的个数n≥3时，其等距间隔呈三角体或正方体排列设置。中空纤维膜管束的个数可根据处理量的不同而选择。多个所述中空纤维膜管束上下分层布置在两个所述溶液箱1之间，在两个所述溶液箱1上对应相邻两层所述中空纤维膜管束之间固定有隔板15，并且在两个所述溶液箱1上对应最上层所述中空纤维膜管束的上方和最下层所述中空纤维膜管束的下方分别设有导流板16。如图3-7所示，所述中空纤维膜管束包括支撑条17、中空纤维膜管18和固定盘19。所述支撑条17设有多个，其均匀环形布在两个所述壳体3之间，每一个所述支撑条17的两端分别固定连接两个所述壳体3上靠近边缘相应的位置处。所述中空纤维膜管18若干根，其均匀处于所有所述支撑条17围成的腔体内，每一根所述中空纤维膜管18的两端分别固定在两个所述壳体3内相应的位置处，并且相邻的所述中空纤维膜管18之间留有预设的间隙。在所述壳体3内灌有将所述中空纤维膜管18的端部固定且密封住的胶水，胶水可以是环氧超滤水处理硬胶。由于通入冷水或液体干燥剂时中空纤维膜管18存在毛细力向中间拉伸，因此在壳体3的内侧壁上设有内螺纹或者凸点，增大环氧超滤水处理硬胶与壳体3的接触面积，提高环氧超滤水处理硬胶对中空纤维膜管18的固定，防止中空纤维膜管18脱胶，从而防止导致中空纤维膜管18内部冷水或液体干燥剂从端部泄露。

如图7所示，所述固定盘19处于所有所述支撑条17围成的腔体内的中部，其上设有与所述中空纤维膜管18一一对应的通孔，每一根所述中空纤维膜管18穿过相应的所述通孔以保证相邻的所述中空纤维膜管18之间留有预设的间隙。

该中空纤维膜组件可应用在空气除湿、再生器、空气加热加湿以及海水淡化、废水净化或者空气蒸发冷却等领域，具体如下：

应用于空气除湿时，是作为对空气的除湿器和溶液的再生器。作为除湿器时，可选择较高浓度的licl溶液、libr溶液和/或cacl2溶液经进水管11进入其中一个溶液箱1内，再从该溶液箱1内经中空纤维膜管18后到另一个溶液箱1内。上述溶液作为除湿剂具有吸水性，湿空气经进风口a后再从中空纤维膜管18外表面通过，由于中空纤维膜管18内外两侧存在水蒸气分压差，湿空气水蒸气分压力大于中空纤维膜管18内溶液水蒸气分压力，压差可以推动湿空气水蒸气向膜内即中空纤维膜管18内渗透，从而达到空气除湿效果。除湿后的空气从出风口b排出以供使用。

作为再生器时，吸收了湿空气被稀释后的licl溶液、libr溶液和/或cacl2溶液经过加热后在中空纤维膜管18内流过，经过除湿器后的再生空气从中空纤维膜管18外表面通过，中空纤维膜管18内外两侧同样存在水蒸气分压差，再生空气水蒸气分压力小于中空纤维膜管18内溶液水蒸气分压力，压差可以推动溶液水蒸气向膜外即中空纤维膜管18外渗透，干燥再生后得到浓溶液从出水管12流出，加湿后的空气经出风机排出进行利用。

应用于空气加热加湿时，是作为对空气的加热加湿器。热水在中空纤维膜管18内流过，并与膜壁/中空纤维膜管18外的空气交叉流接触。中空纤维膜管18的中空纤维膜具有高选择透过性的特性，膜/中空纤维膜管18内的水蒸发汽化成水蒸气，水蒸气分子在通过中空纤维膜多孔的膜壁的过程中同时也防止了水以液体形式的泄露。穿透过膜壁的水蒸气在膜壁外侧形成一层水蒸气薄膜，此层薄膜处于近似于膜内水蒸气饱和状态。因此与掠过膜外的干空气形成了湿差，在薄膜中的水蒸气向干空气中扩散的同时，膜内蒸发的水蒸气也在向膜外的水蒸气薄膜进行补充。同时，膜内的水在温度梯度的推动下通过膜的内表面对流传递到膜的外表面，再对流传递到送风，使送风温度升高，膜内的水温度降低。水和空气以交错流的形式通过膜同时发生热质传递，从而得到被加热加湿后的空气。

应用于海水淡化或者废水净化时，是作为膜式加湿器来对空气加湿，加热的海水溶液或废水在中空纤维膜管内管程通过，其他原理和上述相同，加热加湿后的空气从出风口排出，进入下一步的处理。

应用于空气蒸发冷却时，是作为蒸发冷却系统的蒸发冷却器。中空纤维膜管18的蒸发冷却原理为：水在中空纤维膜管18内管程通过和膜壁/中空纤维膜管18外的空气交叉流接触。中空纤维膜管18具有高选择透过性的特性，膜/中空纤维膜管18内的水吸收空气中显热蒸发气化成水蒸气，水蒸气分子在通过中空纤维膜管18的膜壁的过程中同时也防止了水以液体形式的泄露，穿透过膜壁的水蒸气在膜壁外侧形成一层水蒸气薄膜，水蒸气薄膜继续吸收空气的显热变成水蒸气，从而使得空气温度降低。在薄膜中的水蒸气向干空气中扩散的同时，膜内蒸发的水蒸气也在向膜外的水蒸气薄膜进行补充。同时，膜内的水在温度梯度的推动下通过膜的内表面对流传递到膜的外表面，再对流传递到送风，使送风温度降低，膜内的水温度升高。水和空气以交错流的形式通过膜同时发生热质传递。

实施例二

如图8所示，增加第三接头6、第四接头7、连接管8、阀门9和支撑板10，所述第三接头6螺纹连接所述第一接头2，所述第四接头7螺纹连接所述第二接头4，所述连接管8的两端分别螺纹连接所述第三接头6和所述第四接头7。所述阀门9设置在所述连接管8上并用于将所述连接管8贯通或断开，所述支撑板10固定在所述第二接头4与所述第四接头7连接的位置处并起支撑作用。在所述第一接头2上、所述第二接头4上、所述第三接头6上和所述第四接头7上分别设有将对应的接头转动的多边形圆盘，在所述第一接头2与所述溶液箱1相应的内侧壁之间、所述第三接头6与所述溶液箱1相应的外侧壁之间、所述第四接头7与所述支撑板10之间以及第二接头4与所述支撑板10之间均设有密封圈5。其他结构与实施例一致。

通过连接管8可根据实际情况将不同距离的溶液箱1与中空纤维膜管束进行可拆卸连接，使得溶液箱1能与中空纤维膜管束分离，实现溶液箱1与中空纤维膜管束处于不同的水平位置或者高度位置，满足不同场所下的使用需求，同时连接管8设有阀门9，当中空纤维膜管束需要更换时，通过关闭阀门9即可阻断流向中空纤维膜管束的溶液，从而可对中空纤维膜管束进行更换。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。