基于CFD方法的内压式真空膜蒸馏数值模拟及强化研究
发布时间:2021-04-07 17:02
膜蒸馏是一种结合蒸发原理的膜分离技术,因其运行能耗较小,并且可以实现水资源的回收再利用,近年来倍受关注。课题组在研究脱硫废液处理的过程中,发现采用真空膜蒸馏可以获得较大的膜通量,并且简单易行,具有很好的发展潜力。然而由于产气效率的限制,导致其在工程应用方面的推广不佳。研究基于课题组前期研究的成果,利用CFD技术对内压式真空膜蒸馏进行了全面深入的理论、数值模拟与试验研究,为后续产品研发提供了一种新的方式和一定的理论依据。论文的主要研究成果包括:(1)以试验膜组件为基础,建立了可用于真空膜蒸馏数值模拟的通用基础模型,采用ANSYS-FLUENT进行仿真分析。运算结果与试验数据的吻合度较好,相对误差在工程应用方面处于可接受范围之内,研究成果对工艺运行有着实际的指导意义,表明通过CFD技术研究内压式真空膜蒸馏是可行的。(2)将膜蒸馏过程分为膜内和膜外两个阶段进行分析,对影响膜丝内部相变过程的因素进行研究。结果表明:增大流量、温度和真空度均可促进膜蒸馏过程,但温度和真空度的效果明显大于流量因素。因此,在技术可行及经济允许等条件下,提高膜通量应主要从温度和真空度因素入手。(3)将膜丝外壁面设置为气...
【文章来源】:重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:99 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
SGMD原理示意图
图 1.5 VMD 原理示意图Figure1.5 Principle of VMD Process的性能参数及影响因素的性能参数包括膜通量、截留率和热效率三个主要参数。通量又称透过速率,是膜分离工艺的一个重要性能参数,指的是积膜的流体量,计算公式如下:StWJ 通过膜孔蒸汽的质量(kg);S — 有效膜面积(m2);设备运行时间(h)。蒸馏工艺膜通量的因素主要有以下几个:度:许多研究都表明提高热侧料液温度或者膜两侧的温差都可膜通量[30];但两者之间不成线性增长关系,并且温度的增高又
图 1.6 计算流体力学求解过程示意图Figure1.6 Diagram of CFD Processa. 前处理前处理阶段需要对所研究的流动问题进行简要分析,建立模型,简化流域,划分网格和设置边界参数,是整个计算流体力学求解过程的基础。也,是整个求解过程耗时最长的一步,也是其能否求解问题和结果是否精确步骤。入手一个流动问题,首先需要简要分析,只有对问题有了一个整体的认更好的进行后续的工作。实际工程遇到的流动问题一般都比较复杂,而我时若能对其进行合理的简化,舍去不必要的计算域,那么可以非常有效地格的数量,从而大幅度减少求解过程的时间。例如分析旋转机械流动问题们只需要求解一片叶片所在的流动区域即可,其他区域用对称边界条件即可前处理过程中,网格的划分是最关键也是最费时的部分,其数量和质量
【参考文献】:
期刊论文
[1]氯化钠水溶液膜蒸馏过程的传质传热数值模拟[J]. 潘艳秋,宋小沫,邵会生,沈驭臣,俞路. 现代化工. 2016(07)
[2]膜蒸馏过程的CFD模拟[J]. 卢帅涛. 广东化工. 2016(12)
[3]直接接触式膜蒸馏工艺浓缩尿素溶液的研究[J]. 刘乾亮,王盼盼,马军,刘惠玲. 黑龙江大学自然科学学报. 2016(01)
[4]膜蒸馏处理焦化废水生化出水的试验研究[J]. 武警,张翠钰,李剑锋,程芳琴,郭毅民,师晋恺. 工业用水与废水. 2015(06)
[5]直接接触式膜蒸馏浓缩处理高浓度发酵废液效能[J]. 康昀,曲丹,封莉,程翔,张立秋. 环境工程学报. 2015(12)
[6]焦化HPF法脱硫废液处理成本分析[J]. 王东梅,王生军. 甘肃科技. 2015(18)
[7]超声强化减压膜蒸馏工艺影响因素的实验研究[J]. 毛洪娜,马伟芳,郭浩,史宇滨. 环境工程. 2015(S1)
[8]焦化脱硫废液冷冻浓缩处理的研究[J]. 徐见,朱伟长. 安徽化工. 2015(03)
[9]鼓气减压膜蒸馏高收率海水淡化过程研究[J]. 李振刚,武春瑞,高启君,吕晓龙. 水处理技术. 2015(05)
[10]真空膜蒸馏法浓缩黄芩提取液的工艺研究[J]. 石飞燕,李博,潘林梅,郭立玮. 中成药. 2015(01)
硕士论文
[1]高通量、耐污染、超疏水的膜蒸馏用膜的制备及应用研究[D]. 田苗苗.郑州大学 2015
[2]多效膜蒸馏用于海水及浓海水深度浓缩研究[D]. 王奔.天津大学 2013
[3]CFD在气隙式炭膜膜蒸馏过程中的应用研究[D]. 邵会生.大连理工大学 2012
[4]减压膜蒸馏过程模拟及通量强化研究[D]. 李畅.天津大学 2012
[5]减压膜蒸馏法处理石煤提钒废水研究[D]. 黄伟.武汉理工大学 2012
[6]多效膜蒸馏技术用于果汁和炼油废水浓缩处理的研究[D]. 王焕.天津大学 2012
[7]真空膜蒸馏过程计算流体力学模拟[D]. 张焕菊.天津科技大学 2011
[8]减压膜蒸馏过程模拟及组件优化[D]. 童国柱.天津大学 2010
[9]真空膜蒸馏法浓缩葡萄汁的试验研究[D]. 黄长江.浙江工业大学 2009
[10]减压膜蒸馏浓缩处理脱硫液的试验研究[D]. 岳崇峰.重庆大学 2009
本文编号:3123845
【文章来源】:重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】:99 页
【学位级别】:硕士
【部分图文】:
SGMD原理示意图
图 1.5 VMD 原理示意图Figure1.5 Principle of VMD Process的性能参数及影响因素的性能参数包括膜通量、截留率和热效率三个主要参数。通量又称透过速率,是膜分离工艺的一个重要性能参数,指的是积膜的流体量,计算公式如下:StWJ 通过膜孔蒸汽的质量(kg);S — 有效膜面积(m2);设备运行时间(h)。蒸馏工艺膜通量的因素主要有以下几个:度:许多研究都表明提高热侧料液温度或者膜两侧的温差都可膜通量[30];但两者之间不成线性增长关系,并且温度的增高又
图 1.6 计算流体力学求解过程示意图Figure1.6 Diagram of CFD Processa. 前处理前处理阶段需要对所研究的流动问题进行简要分析,建立模型,简化流域,划分网格和设置边界参数,是整个计算流体力学求解过程的基础。也,是整个求解过程耗时最长的一步,也是其能否求解问题和结果是否精确步骤。入手一个流动问题,首先需要简要分析,只有对问题有了一个整体的认更好的进行后续的工作。实际工程遇到的流动问题一般都比较复杂,而我时若能对其进行合理的简化,舍去不必要的计算域,那么可以非常有效地格的数量,从而大幅度减少求解过程的时间。例如分析旋转机械流动问题们只需要求解一片叶片所在的流动区域即可,其他区域用对称边界条件即可前处理过程中,网格的划分是最关键也是最费时的部分,其数量和质量
【参考文献】:
期刊论文
[1]氯化钠水溶液膜蒸馏过程的传质传热数值模拟[J]. 潘艳秋,宋小沫,邵会生,沈驭臣,俞路. 现代化工. 2016(07)
[2]膜蒸馏过程的CFD模拟[J]. 卢帅涛. 广东化工. 2016(12)
[3]直接接触式膜蒸馏工艺浓缩尿素溶液的研究[J]. 刘乾亮,王盼盼,马军,刘惠玲. 黑龙江大学自然科学学报. 2016(01)
[4]膜蒸馏处理焦化废水生化出水的试验研究[J]. 武警,张翠钰,李剑锋,程芳琴,郭毅民,师晋恺. 工业用水与废水. 2015(06)
[5]直接接触式膜蒸馏浓缩处理高浓度发酵废液效能[J]. 康昀,曲丹,封莉,程翔,张立秋. 环境工程学报. 2015(12)
[6]焦化HPF法脱硫废液处理成本分析[J]. 王东梅,王生军. 甘肃科技. 2015(18)
[7]超声强化减压膜蒸馏工艺影响因素的实验研究[J]. 毛洪娜,马伟芳,郭浩,史宇滨. 环境工程. 2015(S1)
[8]焦化脱硫废液冷冻浓缩处理的研究[J]. 徐见,朱伟长. 安徽化工. 2015(03)
[9]鼓气减压膜蒸馏高收率海水淡化过程研究[J]. 李振刚,武春瑞,高启君,吕晓龙. 水处理技术. 2015(05)
[10]真空膜蒸馏法浓缩黄芩提取液的工艺研究[J]. 石飞燕,李博,潘林梅,郭立玮. 中成药. 2015(01)
硕士论文
[1]高通量、耐污染、超疏水的膜蒸馏用膜的制备及应用研究[D]. 田苗苗.郑州大学 2015
[2]多效膜蒸馏用于海水及浓海水深度浓缩研究[D]. 王奔.天津大学 2013
[3]CFD在气隙式炭膜膜蒸馏过程中的应用研究[D]. 邵会生.大连理工大学 2012
[4]减压膜蒸馏过程模拟及通量强化研究[D]. 李畅.天津大学 2012
[5]减压膜蒸馏法处理石煤提钒废水研究[D]. 黄伟.武汉理工大学 2012
[6]多效膜蒸馏技术用于果汁和炼油废水浓缩处理的研究[D]. 王焕.天津大学 2012
[7]真空膜蒸馏过程计算流体力学模拟[D]. 张焕菊.天津科技大学 2011
[8]减压膜蒸馏过程模拟及组件优化[D]. 童国柱.天津大学 2010
[9]真空膜蒸馏法浓缩葡萄汁的试验研究[D]. 黄长江.浙江工业大学 2009
[10]减压膜蒸馏浓缩处理脱硫液的试验研究[D]. 岳崇峰.重庆大学 2009
本文编号:3123845
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