[发明专利]中空纤维热交换装置及方法

权利要求书

1.一种中空纤维热交换器装置，其基本组成部分包括中空纤维以及包含中空纤维的组件外壳；该中空纤维热交换器装置从结构上有平行逆流和错流两种基本形式。在不同形式的热交换器组件内中空纤维平行均匀地排列在组件外壳内，中空纤维的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳的两端分别与含有流体进出口的尾帽相连结。

2.按照权利要求1的中空纤维热交换器装置，其特征在于所述的组件外壳内的中空纤维是无孔的，中空纤维的结构可以是均质无孔结构、复合结构，也可以是多孔中空纤维的表面(内表面或外表面)有一层薄的无孔皮层。

3.按照权利要求2所述中空纤维的材质是大多数具有良好导热性能、优良物理化学性能和机械性能的高分子材料、无机材料、无机高分子材料以及它们的混合/复合材料。

4.按照权利要求2所述的中空纤维，其特征在于中空纤维的内径为30-3000μm(微米)，中空纤维的壁厚为1-1000μm，组件内中空纤维的有效长度为5-200cm；组件内中空纤维的填装密度在0.05-0.75之间。

5.按照权利要求1的中空纤维热交换器装置，所述的组件外壳的内径为1-200cm、长度5-250cm、厚度不大于10cm。

6.按照权利要求1的中空纤维热交换器装置，其平行逆流组件的结构可表述为平行均匀排列的中空纤维的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳接近两端的封胶处分别设有流体进出口，而组件外壳两端的尾帽上也分别设有一个流体进出口。

7.按照权利要求1的中空纤维热交换器装置，其错流组件的结构可表述为一根空心多孔管固定在柱形组件的中央，空心多孔管的一端开放而另一端被封堵；中空纤维平行均匀地排列在空心多孔管周围，且中空纤维层与外壳内壁之间存在一定间隙，空心多孔管和中空纤维的两端被粘合剂固定在组件外壳内，组件外壳在接近空心多孔管的封堵端设有流体的出口，组件外壳的两端分别与两个有流体进出口的尾帽相连结，其中一个尾帽有一个流体进出口，而另一个尾帽有两个流体进出口，其中一个口与空心多孔管相连接，由此而构成了一个完整的错流中空纤维热交换器组件。

8.在权利要求7所述错流组件的基础上，空心多孔管的两端开放，在其长度的二分之一处内部空心通道被封堵成为两个部分，空心多孔管与中空纤维之间以及中空纤维之间自长度的二分之一处也被堵隔成两个部分(也可根据需要堵隔为多个部分，与之相应的空心多孔管也被封堵为多个部分)；组件外壳两端的每一个尾帽上有两个流体进出口，其中一个与空心多孔管相连接，由此而构成了另一个错流形式的中空纤维热交换器组件。

9.按照权利要求1的中空纤维热交换器装置，其错流组件的结构也可表述为在组件槽体(外壳)内排列的中空纤维层的上下两侧分别设有两个多孔板；槽体(外壳)上下部位设有流体的进口与出口，槽体两端的尾帽各有一个流体进出口。由此而形成一个垂直错流中空纤维热交换器组件。

10.一种中空纤维热交换装置的换热方法，其特征在于包括如下步骤：

A高温工质

能够适用于中空纤维热交换器的热工质包括：气、汽、液，其中液体热工质主要是指水、各种水溶液以及部分有机液体。热工质的最高使用温度与所用中空纤维的材质有关。

B低温工质

能够适用于中空纤维热交换器的冷工质包括：气、汽、液，其中液体冷工质主要是指水、各种水溶液以及部分有机液体。

C热量交换

冷热工质在进入中空纤维热交换器之前需除去其中的固体颗粒和悬浮物。

操作方面，冷工质进入热交换器组件内中空纤维的一侧；而热工质流入中空纤维的另一侧。由于中空纤维的内外侧存在着温度差，热量将从高温工质通过中空纤维壁传递给低温工质，其结果使高温工质的温度降低和低温工质的温度上升。