Трубний пучок мембранного апарата

Изобретение относится к тепломассообменным аппаратам, в частности к трубным пучкам мембранных аппаратов, и может быть использовано в химической, пищевой и других отраслях промышленности. Известен трубный пучок мембранного аппарата, содержащий две трубные решетки и трубчатые мембранные элементы, закрепленные своими концами в отверстиях тр убных решеток (Патент Великобритании №2090546, кл. B01D63/06, 1982). Размер указанных отверстий превышает наружный диаметр мембран, а образуемый между ними зазор заполнен полимером. Недостатком данной конструкции является нарушение герметичности вследствие неравномерного заполнения полимером кольцевого зазора, а также невозможность демонтажа для замены трубчатых мембран ввиду неразъемности соединения. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является трубный пучок мембранного аппарата, содержащий две тр убные решетки и трубчатые мембранные элементы, закрепленные своими концами в отверстиях трубных решеток, а также средства для предохранения мембранных элементов от деформаций, выполненные в виде размещенных внутри мембранных элементов тонкостенных втулок (А.с. СССР №1606165, кл. B01D63/06, 1990). Указанное устройство эффективно работает лишь при обработке жидкостей, смесей газов или паров, исключающих деформацию трубчатых мембранных элементов. Так, при обработке сред, вызывающих деформацию мембран (разбухание материала мембран), происходит увеличение не только диаметра, но и длины трубчатых мембран. Удлиненная (по сравнению с первоначальным размером) мембрана изгибается. Значительные по величине перегибы мембраны (особенно в месте крепления ее в трубной решетке) и поток жидкости, вызывающий постоянные хаотические колебания изогнутой мембраны, приводят к образованию микротрещин в мембране и быстрому ее разрушению. Кроме того, износ мембраны увеличивается в процессе соударений соседских мембран друг с др угом и о стенки аппарата. В основу заявляемого изобретения поставлена задача повышения надежности и эффективности работы трубчатого пучка мембранного аппарата за счет усовершенствования конструкции средства для предохранения мембранных элементов от деформации, которое исключает им хаотические колебания, а следовательно образование микротрещин в мембране, что обеспечивает повышение надежности работы аппарата в целом. При этом возрастает и проницаемость трубчатых мембран, что приводит, соответственно, и к увеличению производительности аппарата. Поставленная задача достигается тем, что в трубном пучке мембранного аппарата, содержащем трубные решетки, трубные решетки, трубчатые мембранные элементы, закрепленные своими концами в трубных решетках и средства для предохранения мембранных элементов от деформации. Последние, согласно настоящему те хническому решению выполнены в виде цилиндрических пружин, установленных вдоль каждого мембранного элемента по всей его длине. Отличительным признаком изобретения является выполнение средств для предохранения мембранных элементов от деформации в виде цилиндрических пружин, установленных вдоль каждого элемента по всей его длине. В процессе обработки среды, вызывающей разбухание материала мембраны имеет место удлинение трубчато го элемента. При расположении цилиндрической пружины внутри трубчатого мембранного элемента, последний изгибается, но его изгиб ограничен пружиной, сохраняющей в процессе работы прямую продольную ось, при этом исключается контакт рядом расположенных мембранных элементов, что повышает срок их службы и надежность аппарата в целом. Пружина же не только стабилизирует пространственное положение мембран, но и интенсифицирует процесс тепломассообмена, разрушая пристенный ламинарный слой. При расположении цилиндрической пружины снаружи трубчатого мембранного элемента гарантируется его стабильное пространственное положение. Кроме того, при разбухании мембраны трубчатый элемент принимает форму винтового сильфона. При этом образовавшиеся плавные гофры также способствуют интенсификации тепломассообмена. Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - трубный пучок при расположении цилиндрических пружин внутри мембран, исходное состояние; на фиг.2 - то же, при расположении цилиндрических пружин внутри мембран, рабочее состояние; на фиг.3 - то же, при расположении цилиндрических пружин снаружи мембран, исходное состояние; на фиг.4 - то же, при расположении цилиндрических пружин снаружи мембран, рабочее состояние.Трубный пучок мембранного аппарата содержит трубные решетки 1 и трубчатые мембранные элементы 2, закрепленные своими концами 3 посредством распорных втулок 4 в отверстиях трубной решетки. Трубный пучок содержит также средства для предохранения мембранных элементов от деформации 5 и выполненные в виде цилиндрических пружин, установленных вдоль каждого мембранного элемента 2 по всей его длине. При расположении цилиндрической пружины внутри трубчато го мембранного элемента 2 используется цилиндрическая пружина растяжения, для закрепления которой на ее конце выполнены ушки 6, через которые продет стержень 7, упирающийся в торец распорной втулки (фиг.1, 2), При расположении цилиндрической пружины снаружи трубчатого мембранного элемента 2 используется пружина сжатия, упирающаяся своими концами 8, в трубные решетки в кольцевые проточки 9 трубных решеток 1 (фи г.3, 4). Трубный пучок в составе тепломассообменного аппарата работает следующим образом. В процессе обработки среды, вызывающей разбухание материала мембраны (например, при обработке раствора, содержащего метиленхлорид, посредством мембран на основе винилсодержащего силиконового каучука) имеет место удлинение трубчатого элемента 2. При расположении цилиндрической пружины 5, внутри трубчато го мембранного элемента 2 последний изгибается, но изгиб элемента ограничен пружиной 5, сохраняющей в процессе работы прямую продольную ось, при этом исключается контакт рядом расположенных элементов (фиг.2). Пружина 5 же не только стабилизирует пространственное положение мембран, но и интенсифицирует процесс тепломассообмена, разрушая пристенный ламинарный слой. При расположении цилиндрической пружины 5, снаружи трубчатого мембранного элемента 2 также гарантируется его стабильное пространственное положение (фиг.4). Кроме того, при разбухании мембраны трубчатый элемент 2 принимает форму винтового сильфона. Образовавшиеся при этом плавные гофры 10 также способствуют интенсификации тепломассообмена. Таким образом, кроме повышения надежности работы мембранного аппарата, пружины обеспечивают и высокую эффективность процесса тепломассообмена. Предложенное устройство при простоте конструкции обеспечивает высокую надежность и эффективность работы мембранного аппарата на основе трубчатых мембранных элементов.