[实用新型]一种两级膜组件串联式的制氮装置

说明书

本实用新型涉及一种两级膜组件串联式的制氮装置，包括两个串联的中空纤维膜组件和调压阀；第一级中空纤维膜组件的进口与支管进气端连通，支管出气端与第一级中空纤维膜组件的富氮气出口连通，所述的支管中设置有调压阀3，所述调压阀用于调节支管出气端的出气压力，使得支管的出气压力与第一级中空纤维膜组件的富氮气出口的出气压力相同。本实用新型提出了一种采用两级串联模式，并在第二级前混合引入前级空气，提高再次引气温度和流量的方法，避免了单根双倍长度的膜组件在氧氮分离过程中产生的温度降和流量降，有效提高了膜分离制氮的氮气浓度，实现了特殊情况下需要高浓度氮气的能力，对惰化油箱至安全条件是十分必要的。

技术领域

本实用新型属于气体动力学、气体分离热力学等技术，涉及提高富氮气浓度的空气分离实用新型设计。

背景技术

一些飞机的任务需要空气分离装置在引气压力较低的情况下输出高浓度的富氮气体快速降低燃油箱空余空间的氧气浓度，而在安装空间上又不能提供较长或较大体积的位置。

目前，在飞机上提供气源的流量和温度一定的情况下，空气分离装置采用提高富氮气的方式一般是以长度较长单根膜式或多根膜并联式的结构，以达到高浓度性能的技术要求。其缺点是：需要长度较长或者较宽和较高的安装空间，而大部分飞机的结构舱都有多个隔板或肋条，难以提供较大的空间，从而制约了空气分离装置的结构和性能；另一方面，由于膜组件的最佳长度不能超过1.2m，长度过长将产生较大的压力降而导致分离效果降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提出一种两级膜组件串联式的制氮装置，两根膜组件可以灵活地安装在不同隔舱的位置，同时为了避免第一级膜组件中引气温度和压力的沿程损失，又从第一级的引气口引入具有较高温度和压力进行混合，达到在较低引气压力下和较小空间的情况下，空气分离装置能有效产出高浓度富氮气体的目的。

本实用新型的技术方案是：一种两级膜组件串联式的制氮装置，包括两个串联的中空纤维膜组件1、2和调压阀3；

第一级中空纤维膜组件的进口与支管进气端连通，支管出气端与第一级中空纤维膜组件的富氮气出口连通，所述的支管中设置有调压阀3，所述调压阀用于调节支管出气端的出气压力，使得支管的出气压力与第一级中空纤维膜组件的富氮气出口的出气压力相同。

进一步的，两级中空纤维膜组件的分离气排出口连通。

进一步的，每个中空纤维膜组件均包括中空纤维丝束、壳体和密封胶，壳体前端有进气口，后端有富氮气出口，前侧部有分离气排出口。

进一步的，支管为保温管。

进一步的，第一级中空纤维膜组件包覆有保温层。

进一步的，支管包覆有保温层。

本实用新型的工作原理是：从增压空气源引入的压力为0.2MPa～0.6MPa、温度为60℃～120℃、流量为50kg/h～100kg/h的空气，一部分引入膜组件(1)，通过进气口(1a)，进入膜组件进行氧氮分离，在膜组件末端通过富氮气出气口 (1b)产出富氮气体，富氧气体作为废气通过分离气排出口(1c)经收集后排向大气环境；从富氮气出气口(1b)产出的富氮气体和通过调压阀(3)将从进气口(1a)前的另一部分气源一起引入膜组件(2)，通过进气口(2a)，进入膜组件进行氧氮分离，在膜组件末端通过富氮气出气口(2b)产出经过二次分离出的高浓度富氮气体，富氧气体作为废气通过分离气排出口(2c)和分离气排出口(1c) 的废气一起排向大气环境。