隔网对正渗透膜分离过程影响的研究

发布时间：2021-04-09 13:53

　　正渗透膜技术作为一种新兴的膜分离技术,已经在废水处理、海水淡化和发电等方面展现出了潜力和优势。正渗透膜分离技术以半透膜两侧的渗透压差为驱动力。由于膜分离过程中不可避免的存在浓差极化,可以在卷式膜组件中加入隔网,增加对速度边界层的扰动,减缓浓差极化。计算流体力学CFD是模拟膜组件内部流动和膜内传质一种有效的方法,可以得到膜组件内压强分布、速度分布和壁面剪切力的分布。本研究使用计算流体力学软件FLUENT 15.0和网格划分工具ANSYS Meshing。对正渗透膜组件原液通道中加入长方体隔网的流道进行模拟,其中隔网纤维的排布方式有浸没式、单边式和交错式。从流道压降和壁面剪切力两个方面,对比三种不同排布方式得出,浸没式隔网流道壁面剪切力最大,同时其压降也最大,与传统圆柱体隔网相比,长方体隔网无论是哪种排布方式都比圆柱体隔网的壁面剪切力和压降都要大。将浸没式隔网二维模型与三维模型计算结果进行对比,发现二维模型在压降和壁面剪切力方面与三维模型基本相符。三种不同排布方式,进口流速增加,流道压降和平均壁面剪切力均增加,但是壁面剪切力的作用范围没有发生变化,只是峰值和谷值发生了变化。为了增强传质效果... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

膜过滤中的渗透压：ΔP–施加压力；Δπ–两种溶质的渗透差；Jw–水通量

研究隔网纤维排布方式（单边式、浸没式、交错式）对于流道平均压降和壁面平均剪切力的影响；对比长方体隔网与传统圆柱体隔网，对于流道平均压降和壁面平均剪切力的影响；改变进口流速，研究对于三种排布方式中流道平均压降和壁面平均剪切力的影响；改变隔网纤维尺寸，研究隔网纤维尺寸对于流道平均压降和壁面平均剪切力的影响。2.1 CFD 模拟模型建立2.1.1 物理模型将正渗透卷式膜组件展开[59]即可简化为的长为 40 mm，宽为 10 mm，高为 1mm 的长方体模型，由于长方体的长度和宽度都超过了高度的一个数量级，所以我们可以将需要讨论的流道简化为长为 40mm，宽为 1mm 的长方形。其中，正渗透原料液从长方形的左侧流入，右侧流出，长方形的上下表面均为膜，正渗透原料液在流经正渗透膜表面时，一部分透过正渗透膜，进入汲取液中，一部分沿着水流方向流出流道。在流道中加入长方体隔网，在二维模型中长方体隔网截面为正方形。本章采用三种排布方式，对应三种流道，每种流道对应的计算域如图 2.1 所示。

合肥工业大学硕士学位论文 2.2.2 隔网纤维排布方式的的影响本节在流道中加入隔网纤维截面为正方形的隔网，其中流道的高度 h=1mm，入口流速 u=0.1m/s，隔网纤维位于流道的中心，正方形隔网的边长为 0.5mm，隔网纤维之间的距离均为 4mm。通过对流道中流体的流速，压降和膜表面剪切力的分析，研究正方形隔网对于膜分离过程的影响。（1）速度分析利用 FLUENT 进行模拟计算后，得到三种排布方式的速度云图如图 2.3 所示，

【参考文献】：
期刊论文
[1]平板膜组件中隔网构型的CFD模拟[J]. 王涛,何欣平,吴珍,李继定.  膜科学与技术. 2017(03)
[2]正渗透膜技术及其应用[J]. 李刚,李雪梅,王铎,何涛,高从堦.  化工进展. 2010(08)
[3]正渗透原理及浓差极化现象[J]. 李刚,李雪梅,柳越,王铎,何涛,高从堦.  化学进展. 2010(05)



本文编号：3127738