基于减压膜蒸馏除湿溶液再生过程实验研究
发布时间：2021-07-14 11:15
用LiCl溶液作为除湿溶液进行减压膜蒸馏（VMD）溶液再生实验。研究了溶液温度、浓度,纤维膜的长度、数量对膜通量、传质系数、截留率和再生能力的影响.结果表明,溶液的温度对VMD的再生性能有很大影响,再生能力从0.1%升高到0.8%～1.2%,水通量、传质系数也随再生温度的升高而增大.在相同的再生能力下,30%LiCl溶液的再生温度比20%LiCl溶液高约7℃。为了提高高浓度溶液的再生效果,可以适当提高再生温度.此外,溶液的水通量和再生能力随着膜数的增加先降低再增加。因此,合理选择数量的纤维膜可以不仅节省材料,还可以提高再生能力.
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１?ＶＭＤ溶液再生实验图??Ｆｉｇ．?１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＭＤ?ｌｉｑｕｉｄ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??
ｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动的权重系数。??（ｒ?＋?Ａ）??由于ＶＭＤ工艺中存在浓度极化和温度极化，主??体温度不能用来代替薄膜表面温度，也不能用主体??的饱和蒸气压代替薄膜表面的饱和蒸气压。为了验??证公式，本文使用纯水进行ＶＭＤ实验。在使用纯水??的ＶＭＤ过程中，不用考虑浓差极化。在实验过程中，??搅拌器用于快速搅拌以降低膜表面的温度极化。因??此，在该过程中不考虑浓度极化和温度极化。ＶＭＤ??实验在４根型号１和型号２的膜上进行．通过真空??泵将真空压力维持在４．７?ｋＰａ。从图２中可以看出，??计算结果与不同类型膜下的实验结果基本相同，最??大误差小于１５％。这表明公式可以应用于ＶＭＤ膜??通量计算，并获得准确的结果。??（６）??Ｓ?ｐｃ是馏出物??从不同的角度提出了不同的机理模型，如Ｋｎｕｄ－??ｓｅｎ流动模型和黏性流动模型，但它们的应用受到一??定程度的限制。根据真空膜蒸馏的特点，一些研究??人员将上述两种模型结合起来，得到不同范围的膜??通量公式。??ＶＭＤ再生期间膜中气体的扩散机制由分子运??动的平均自由程Ａ和膜孔的大小决定。平均自由程??可以通过公式计算??（７）??当孔半径ｒ＜０．０５Ａ时，与分子－分子碰撞相比，分??子－孔壁碰撞占主导地位，气体在多孔介质中的扩??散为Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散［１０］。??Ｊ??２?（?ＳＭ??ｅｒ??３?Ｖ?＾ｃＲＴ?Ｊ?Ｓｒ??（Ｐｆｍ?－?Ｐｐ）??（８）??其中，ｒ是膜的孔隙曲折度。??当?０．０５Ａ?＜?ｒ?＜?５０Ａ?时，Ｋｎｕｄｓｅｎ?扩散和??Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动均对传质过程有贡献??［２??（８Ｍ＼??＾?ｅｒ?１?ｅｒ２??
??０．０??５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??ｔＪ°Ｃ??（ｂ）截留率与再生能力??图４膜长度对再生性能的影响??Ｆｉｇ．?４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｎ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??当溶液浓度为３０％时，通过使用型号２膜比较??在５５？８５°Ｃ温度下４，?６和１０纤维膜的水通量和再??生能力。当膜数从４增加到１０时，其他参数保持不??变。ＶＭＤ再生过程的通量，传质系数，截留率和再??生能力的结果如图５（ａ）所示。在相同的再生温度下，??如果温度为７５°Ｃ，?４，?６和１０纤维膜的水通量分别??为２．２１、１．３和１．４８?ｋｇ．ｍ＿２．ｈ＿１。可以看出，当纤维??膜的数量为４时，单位时间单位面积通过膜的水分??最多。当膜的数量从４增加到１０时，水通量先减小??然后上升。这主要是因为当膜的数量最小时，纤维??膜不会彼此独立地影响，并且每单位时间单位面积??允许更多的水分通过膜。当纤维膜的数量增加时，膜??之间的相互作用降低了单位时间单位面积的水通董??〇??０．０??５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??ｔｊ°ｃ??（ｂ）截留率与再生能力??图５膜数对再生性能的影响??Ｆｉｇ．?５?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｎ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??３结论??本文针对ＬＤＡＣｓ提出了?ＶＭＤ溶液再生方法，??并对该方法进行了实验研究。用ＬｉＣｌ溶液进行ＶＭＤ??溶液再生实验。研究了溶液温度、浓度，膜长度、数??量对膜通量、传质系数、截留率和再生能力的影响。??具体
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于除湿溶液的新型太阳能耦合再生系统[J]. 程清,张小松. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]减压膜蒸馏传热传质过程[J]. 刘捷,武春瑞,吕晓龙. 化工学报. 2011(04)
[3]绝热型和内热型再生过程热性能对比[J]. 殷勇高,李士强,张小松. 化工学报. 2010(S2)
[4]浓盐溶液的膜蒸馏机理研究[J]. 贠延滨,刘丽英,马润宇,FaneAG. 高校化学工程学报. 2002(04)
本文编号：3284036
【文章来源】：工程热物理学报. 2020,41(11)北大核心EICSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１?ＶＭＤ溶液再生实验图??Ｆｉｇ．?１?Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＶＭＤ?ｌｉｑｕｉｄ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??
ｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动的权重系数。??（ｒ?＋?Ａ）??由于ＶＭＤ工艺中存在浓度极化和温度极化，主??体温度不能用来代替薄膜表面温度，也不能用主体??的饱和蒸气压代替薄膜表面的饱和蒸气压。为了验??证公式，本文使用纯水进行ＶＭＤ实验。在使用纯水??的ＶＭＤ过程中，不用考虑浓差极化。在实验过程中，??搅拌器用于快速搅拌以降低膜表面的温度极化。因??此，在该过程中不考虑浓度极化和温度极化。ＶＭＤ??实验在４根型号１和型号２的膜上进行．通过真空??泵将真空压力维持在４．７?ｋＰａ。从图２中可以看出，??计算结果与不同类型膜下的实验结果基本相同，最??大误差小于１５％。这表明公式可以应用于ＶＭＤ膜??通量计算，并获得准确的结果。??（６）??Ｓ?ｐｃ是馏出物??从不同的角度提出了不同的机理模型，如Ｋｎｕｄ－??ｓｅｎ流动模型和黏性流动模型，但它们的应用受到一??定程度的限制。根据真空膜蒸馏的特点，一些研究??人员将上述两种模型结合起来，得到不同范围的膜??通量公式。??ＶＭＤ再生期间膜中气体的扩散机制由分子运??动的平均自由程Ａ和膜孔的大小决定。平均自由程??可以通过公式计算??（７）??当孔半径ｒ＜０．０５Ａ时，与分子－分子碰撞相比，分??子－孔壁碰撞占主导地位，气体在多孔介质中的扩??散为Ｋｎｕｄｓｅｎ扩散［１０］。??Ｊ??２?（?ＳＭ??ｅｒ??３?Ｖ?＾ｃＲＴ?Ｊ?Ｓｒ??（Ｐｆｍ?－?Ｐｐ）??（８）??其中，ｒ是膜的孔隙曲折度。??当?０．０５Ａ?＜?ｒ?＜?５０Ａ?时，Ｋｎｕｄｓｅｎ?扩散和??Ｐｏｉｓｅｕｉｌｌｅ流动均对传质过程有贡献??［２??（８Ｍ＼??＾?ｅｒ?１?ｅｒ２??
??０．０??５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??ｔＪ°Ｃ??（ｂ）截留率与再生能力??图４膜长度对再生性能的影响??Ｆｉｇ．?４?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｌｅｎｇｔｈ?ｏｎ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??当溶液浓度为３０％时，通过使用型号２膜比较??在５５？８５°Ｃ温度下４，?６和１０纤维膜的水通量和再??生能力。当膜数从４增加到１０时，其他参数保持不??变。ＶＭＤ再生过程的通量，传质系数，截留率和再??生能力的结果如图５（ａ）所示。在相同的再生温度下，??如果温度为７５°Ｃ，?４，?６和１０纤维膜的水通量分别??为２．２１、１．３和１．４８?ｋｇ．ｍ＿２．ｈ＿１。可以看出，当纤维??膜的数量为４时，单位时间单位面积通过膜的水分??最多。当膜的数量从４增加到１０时，水通量先减小??然后上升。这主要是因为当膜的数量最小时，纤维??膜不会彼此独立地影响，并且每单位时间单位面积??允许更多的水分通过膜。当纤维膜的数量增加时，膜??之间的相互作用降低了单位时间单位面积的水通董??〇??０．０??５５?６０?６５?７０?７５?８０?８５?９０??ｔｊ°ｃ??（ｂ）截留率与再生能力??图５膜数对再生性能的影响??Ｆｉｇ．?５?Ｅｆｆｅｃｔ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｎ?ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ??ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ??３结论??本文针对ＬＤＡＣｓ提出了?ＶＭＤ溶液再生方法，??并对该方法进行了实验研究。用ＬｉＣｌ溶液进行ＶＭＤ??溶液再生实验。研究了溶液温度、浓度，膜长度、数??量对膜通量、传质系数、截留率和再生能力的影响。??具体
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种用于除湿溶液的新型太阳能耦合再生系统[J]. 程清,张小松. 东南大学学报(自然科学版). 2014(01)
[2]减压膜蒸馏传热传质过程[J]. 刘捷,武春瑞,吕晓龙. 化工学报. 2011(04)
[3]绝热型和内热型再生过程热性能对比[J]. 殷勇高,李士强,张小松. 化工学报. 2010(S2)
[4]浓盐溶液的膜蒸馏机理研究[J]. 贠延滨,刘丽英,马润宇,FaneAG. 高校化学工程学报. 2002(04)
本文编号：3284036
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