直接接触式膜蒸馏含盐废水分离过程的膜组件结构优化

发布时间：2021-01-17 20:52

　　膜蒸馏用于海水淡化技术具有余热利用率高、对水质敏感度低等优势,而低热效率与膜通量制约了其大规模商业化应用进程,其中尤为重要的原因之一是温度极化与浓度极化的存在,操作参数与膜组件的结构优化可以改变流体的流动状态,破坏膜两侧的边界层,但目前的研究多采用仅以膜通量作为评价标准的实验法,存在诸多限制。因此,本研究采用数值模拟与实验验证相结合的方法对直接接触式膜蒸馏展开研究,以温度极化系数、浓度极化系数作为微观评价指标,以热效率、膜通量作为宏观评价指标,从两个角度分别阐述操作参数的影响过程与膜组件的优化结果,为优化过程提供理论指导。为模拟传统膜组件Model A中操作参数和流态对其传热传质过程影响规律,引用文献进行数值模拟模型验证,而后在多种工况下采用单因素法与正交法进行宏观与微观对比。结果表明,所引用文献的实验值与本研究模拟值在不同条件下最大误差分别是6%与9%,由此证明所选模型的合理性。在所有测试工况下逆流的膜通量略大于顺流,而逆流的热效率低于顺流,此外对膜通量与热效率影响最显著的三个操作参数为:热侧温度、冷侧温度、热侧进口流速,其中热侧温度、热侧进口流速与膜通量与热效率呈正相关,而冷侧温度... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：98 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

地球水资源Fig.1.1Proportionalchartofwaterresourcesdistributionontheearth地球通过蒸发-降雨过程实现水资源比例的平衡与水体的净化

该技术有望成为未来人类淡水主要来源方式之一。水淡化技术水淡化是将淡水从海水中提取的技术，其目的是将盐与水分开，根据分离过水淡化主要分为物理法与化学法[7]，如图 1.2 所示，化学法主要分为水合物法，其过程涉及化学反应物的生成，会对水质本身造成影响，此外对于大规高昂，所以应用范围狭窄。物理法在分离过程中不涉及化学反应，技术相对敏感度较低，分离过程所用能源多元化，故应用广泛，物理法主要分为热法萃取法[8]，包含两种思路：1.输入外界能源加热海水，2.减小压强以降低沸点用相变将海水中易挥发组分分离提取，其中多级闪蒸（MSF）与多效蒸馏淡化领域应用较为广泛。而膜法是通过膜表面细小的膜孔实现海水中个各组性，其中反渗透法在该领域拥有极高的市场占有率[9]。

图 1.3 海水淡化规模增长Fig.1.3 Scale growth of seawater desalination化工程分布呈现区域性[11]，如图 1.4，1.5 所示，其主要集中于天津个省份，四个省所占总量 84.2%，其中三个省是北方省份，都属于水主要用于以下几个方面，生活用水占 33.11%，火电用水 31.58钢铁企业所占 13.03%[10]。

【参考文献】：
期刊论文
[1]混合法测量溶液比热容[J]. 董光兴,王军,葛素红,王新星.  河西学院学报. 2016(02)
[2]聚合物含量对膜蒸馏用聚偏氟乙烯电纺纳米纤维膜的影响[J]. 樊华,姜钦亮,侯得印,张立娟,王军,赵长伟.  水处理技术. 2016(04)
[3]国家海洋局发布《2014年全国海水利用报告》[J]. 胡敏.  炼油技术与工程. 2015(10)
[4]膜蒸馏过程探讨[J]. 吕晓龙.  膜科学与技术. 2010(03)
[5]水危机及其对策——水的良性社会循环[J]. 李圭白.  城镇供水. 2010(03)
[6]水蒸气蒸馏法提取中药挥发油存在的问题及解决方法[J]. 刘继鑫,王克霞,李朝品.  时珍国医国药. 2008(01)
[7]膜蒸馏技术及其应用进展[J]. 吴庸烈.  膜科学与技术. 2003(04)
[8]水资源承载力评价指标体系研究[J]. 惠泱河,蒋晓辉,黄强,薛小杰.  水土保持通报. 2001(01)
[9]氯化钠溶液物性关系式[J]. 席华.  天津轻工业学院学报. 1997(02)
[10]如何判别层流和湍流[J]. 赵朝林.  医学物理. 1992(03)

硕士论文
[1]中国区域水资源承载力时空分布特征研究[D]. 白雅洁.兰州财经大学 2018
[2]真空膜蒸馏传递机理和过程特性研究[D]. 高振.天津大学 2004



本文编号：2983575