膜蒸馏组件结构优化计算流体力学模拟及实验研究

发布时间：2021-04-18 17:07

　　为提高膜蒸馏过程中的渗透通量,对膜组件料液侧流道进行优化,利用计算流体力学（CFD）软件,对3种膜组件（模型A、模型B、模型C）进行三维模拟计算,对比分析各膜组件的内部流动状态、温度极化系数（TPC）、浓度极化系数（CPC）;同时,考察流道优化后膜通量和热效率的变化情况。模拟结果表明:模型A内存在主流区和回流区,模型B内分区现象消失,模型C内流动最为复杂;模型A温度极化最严重,模型B浓度极化最严重,模型C各极化现象最弱;此外,模型C在膜通量方面比模型A提升至少90%,对于热效率,模型C最高,模型A与模型B在不同工况下存在差异。最后,选取模型C进行实验,发现实验值与模拟值吻合良好,验证模型的准确性。结果表明:流道优化能极大改善膜蒸馏的通量问题,研究结果为进一步优化内部结构提供了科学依据。 

【文章来源】：科学技术与工程. 2020,20(27)北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

三维物理模型

表1 疏水膜物性参数Table 1 Physical properties of hydrophobic membranes 主体材料 平均孔径/μm 厚度/mm 孔隙率/% 曲折因子 膜导热系数/(W·m-1·K-1) PTFE 0.45 0.13 85 1.12 0.2561表2 默认操作参数Table 2 Default operating parameter 参数名称 热侧温度/ ℃ 冷侧温度/℃ 热侧入口流速/(m·s-1) 冷侧入口流速/(m·s-1) 质量分数/% 数值 70 20 0.6 0.6 5

不同工况下实验与模拟对比

【参考文献】：
期刊论文
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[4]计算流体力学在水处理膜过程中的应用[J]. 张雅琴,张林,侯立安.  中国工程科学. 2014(07)
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硕士论文
[1]基于PTFE中空纤维膜的膜蒸馏技术处理高盐溶液的研究[D]. 刘加云.浙江理工大学 2014



本文编号：3145850