薄膜系统及其使用方法和制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]蒸发-冷凝传热系统通过便利在两个表面之间的热运动的蒸发-冷凝循环来操作。这些传热系统包括被加热的蒸发表面，其将流体蒸发成蒸汽。蒸汽向具有足够冷以使得蒸汽冷凝为液体的温度的冷凝表面行进。蒸发-冷凝传热系统由诸如水脱盐、石油炼制以及针对各种目的(包括减少不希望的热量或从液体去除特定颗粒的)的工业冷却的工艺使用。
[0002]蒸发-冷凝传热系统的效率的因素是流体的蒸发速率。例如，如果蒸发表面较大或如果较多的热量被施加到流体，则每单位时间内较多的流体可以被蒸发。然而，由于大小、材料和/或成本局限，仅增大蒸发表面或蒸发加热器的大小不能够提高系统的整体效率。另外，传统的蒸发表面不精于超过具体蒸发-冷凝传热系统的特定限制，诸如蒸发表面加热器的类型或容纳蒸发-冷凝循环的腔室的大小。因此，蒸发-冷凝传热系统将受益于在不要求增大蒸发表面的大小或实现蒸发而需要的热量的情况下增大蒸发效率的改进的蒸发表面。
【发明内容】
[0003]在实施方式中，被构造成形成流体薄膜以便利流体蒸发的薄膜系统可以包括蒸发结构和被构造成在蒸发结构的顶表面上方移动的至少一个刮擦器刀片。该蒸发结构可以被构造成便利流体在顶表面上和在该顶表面内形成的至少一个通道内的蒸发。该至少一个刮擦器刀片可以包括对应于所述至少一个通道的至少一个突出物，并且可以被构造成在顶表面上方移动，该至少一个突出物的至少一部分在该至少一个通道内移动。该至少一个刮擦器刀片和该至少一个突出物可以被设置成与流体的至少一部分接触以在顶表面上和在该至少一个通道内形成流体薄膜。
[0004]在实施方式中，一种薄膜蒸汽冷凝系统可以包括:流体源；至少一个冷凝表面，被构造成便利流体蒸汽在该至少一个冷凝表面上冷凝；以及至少一个蒸发结构，该蒸发结构被构造成便利流体在该蒸发结构的顶表面上和在该顶表面内形成的至少一个通道内的蒸发；薄膜蒸汽冷凝系统可以还包括至少一个刮擦器刀片，该至少一个刮擦器刀片包括对应于所述至少一个通道的至少一个突出物。该至少一个刮擦器刀片可以被构造成在顶表面上方移动，该至少一个突出物的至少一部分在该至少一个通道内移动。该至少一个刮擦器刀片和该至少一个突出物可以被设置成与流体的至少一部分接触以在顶表面上和在该至少一个通道内形成流体薄膜。至少一个加热器可以被构造成加热所述流体薄膜以产生朝向所述至少一个冷凝表面的流体蒸汽流以在所述至少一个冷凝表面上冷凝。
[0005]在实施方式中，一种形成流体薄膜以促进流体的蒸发的方法可以包括:提供蒸发结构，该蒸发结构被构造成便利在该蒸发结构的顶表面和在该顶表面内形成的至少一个通道内的流体的蒸发；以及提供至少一个刮擦器刀片，该至少一个刮擦器刀片包括对应于所述至少一个通道的至少一个突出物。所述至少一个刮擦器刀片可以被定位成使得所述至少一个刮擦器刀片与所述流体的至少一部分接触并且所述至少一个突出物的至少一部分与所述流体的至少一部分接触地位于所述至少一个通道内。该流体可以在蒸发结构处接收并且该至少一个刮擦器刀片可以在顶表面上方移动并且该至少一个突出物在该至少一个通道内移动以在顶表面上和在该至少一个通道内形成流体薄膜。
[0006]在实施方式中，一种制造薄膜系统的方法，该薄膜系统被构造成形成流体薄膜以促进流体的蒸发，该方法可以包括:提供蒸发结构，该蒸发结构包括顶表面并且被构造成便利流体在该顶表面上蒸发；以及在所述顶表面内形成至少一个通道，该至少一个通道被构造成便利所述流体在该至少一个通道内蒸发；该至少一个刮擦器刀片可以被设置成包括对应于所述至少一个通道的至少一个突出物。该至少一个刮擦器刀片可以被构造成在顶表面上方移动，该至少一个突出物的至少一部分在该至少一个通道内移动。该至少一个刮擦器刀片和该至少一个突出物可以被定位成与在蒸发结构处接收的流体的至少一部分接触以在顶表面上和在该至少一个通道内形成流体薄膜。
[0007]在实施方式中，被构造成形成流体薄膜以促进流体蒸发的薄膜系统可以包括蒸发结构，该蒸发结构被构造成便利流体在该蒸发结构的顶表面上的蒸发；以及至少一个转轮-条带结构。该转轮-条带结构可以包括:第一转轮，该第一转轮被构造成绕着第一轴旋转；第二转轮，该第一转轮被构造成绕着第二轴旋转；条带，该条带围绕所述第一转轮和所述第二转轮。该条带可以包括从所述条带的外表面突出并且向所述顶表面延伸的至少一个刷子。驱动元件可以被构造成使所述第一转轮旋转，因而造成所述条带绕着所述第一转轮和所述第二转轮旋转，使得所述第二转轮旋转。所述条带的旋转可以造成所述至少一个刷子绕着由所述条带形成的路径与所述流体的至少一部分接触地旋转，以在所述顶表面上形成所述流体薄膜。
【附图说明】
[0008]图1A示出根据第一实施方式的示例性薄膜系统的顶视图。
[0009]图1B示出根据第一实施方式构造的薄膜系统的一部分的截面图。
[0010]图1C示出根据第二实施方式的示例性薄膜系统。
[0011]图2A和图2B示出根据一些实施方式的薄膜形成的例示图。
[0012]图3示出根据第三实施方式的示例性薄膜系统。
[0013]图4示出根据一些实施方式的示例性冷凝-蒸发系统。
[0014]图5示出根据一些实施方式的示例性蒸发-冷凝腔室的截面侧视图。
[0015]图6示出根据一些实施方式的用于形成流体薄膜以促进流体蒸发的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0016]本公开不限于所描述的具体系统、装置和方法，因为它们可以改变。这里使用的术语目的只是在于描述具体版本或实施方式，而不是要限制范围。
[0017]如在本文中所用的，单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数引用，除非上下文清楚相反指出。除非相反定义，在本文中使用的全部技术和科学术语具有与本领域技术人员通常理解的含义相同的含义。本公开的全部内容都不被理解为认为本公开中描述的实施方式不被授权为使这些公开早于在先发明。如本文中所用的，术语“包括”表示“包括但不限于”。
[0018]本技术总体上涉及用于产生流体薄膜的系统和方法。具体地，实施方式提供流体支撑结构，其包括被构造成保持分散在其至少一部分上的流体的表面。一个或更多个刮擦器刀片可以被构造成在该流体支撑结构的表面上方与流体的至少一部分接触地移动以在表面上形成流体薄膜。流体薄膜可以用于各种工艺，诸如依赖于蒸发的工艺、制造工艺、材料处理工艺、材料涂覆工艺等，其中工艺的至少一部分可以使用诸如水、溶剂、涂覆材料或其组合的流体的薄膜。
[0019]根据一些实施方式，流体支撑结构的表面可以包括在其中形成的一个或更多个通道。通道可以被构造成提供较多的表面面积以供流体在流体支撑结构的表面上分布等等。在实施方式中，一个或更多个刮擦器刀片可以包括被构造成在该一个或更多个通道内移动的突出物。随着刮擦器刀片在表面上方与流体的至少一部分接触地移动，突出物可以在通道内移动，以在通道内形成流体薄膜。这样，在不增大流体支撑结构的表面的尺寸(例如，增大圆形流体支撑结构的周长或四边形成型的流体支撑结构的长度和/或宽度)的情况下，可以增大可用于支撑流体的总表面面积。
[0020]在实施方式中，流体支撑结构可以被构造成包括被形成为在上面支撑流体层的顶表面的蒸发结构。形成为薄膜的流体可以较有效地蒸发，因为薄膜允许流体在顶表面上较均匀的分布以及例如可以暴露于热源和/或便利蒸发的其它因素的流体的较大的整体暴露表面面积等等。另外，薄膜允许流体展开到较大的面积并且使用蒸发表面的较大的面积用于蒸发。根据此处描述的一些实施方式构造的蒸发结构可以被包括在各种依赖于蒸发的系统中，诸如相变系统、蒸发-冷凝系统等。具体的依赖于蒸发的系统包括但不限于热管道、蒸汽室、冷凝器、毛细栗循环、脱盐系统、蒸馏系统、分离系统(例如，化学分离系统)和电子冷却系统。
[0021]图1A示出根据第一实施方式的示例性薄膜系统的顶视图。如图1A所示，薄膜系统100可以包括流体支撑结构105，具有被构造成支撑流体的顶表面107。顶表面107可以具有形成在其中的通道120a-120d。流体支撑结构105可以从流体源(未示出)接收流体并且该流体可以分散在顶表面107的至少一部分上并且可以进入通道120a-120d。
[0022]该流体可以包括基于特定因素选择的各种流体，特定因素诸如使用薄膜系统100的工艺、流体支撑结构105的构造、成本考虑、资源考虑等。流体的不例性和非限制性的不例包括水、氨水、制冷流体(例如，R134a、R410A、R407C、R417A、R404A、R507、R23、R22)、碳氢化合物、甲醇、乙醇、丙酮、石油馏出物、苯和甲苯。水例如可以是以下中的一种或更多种:地下水、工业废水、饮用水、雨水、半咸水、地表水、矿泉水、盐水、海水、淡水或基本上淡水、蒸馏水、去离子水和其组合。
[0023]刮擦器刀片110a-110d可以被构造成在流体支撑结构105的顶表面107上方绕着中心轴125旋转(例如，130)。例如，刮擦器刀片110a-110d可以可操作地耦接到中心轴125，该中心轴机械地親接到驱动元件(未示出)，驱动元件诸如马达并且被构造成使得中心轴旋转因而使得刮擦器刀片旋转。刮擦器刀片110a-110d的每个可以包括突出物115a-115p，突出物115a_115p被构造成随着刮擦器刀片在顶表面107上方旋转而在通道120a-120d内移动。在通道120a-120d