膜分離傳質(zhì)過程中的流體力學(xué)模擬及膜組件優(yōu)化.pdf

1、膜分離技術(shù)由于具有分離、濃縮、純化和精制的功能，又有高效、環(huán)保、節(jié)能、分子級過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，目前已被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、生物、環(huán)保、化工、冶金、能源、石油、水處理、電子、仿生等領(lǐng)域，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益，已成為當(dāng)今分離科學(xué)中最重要的手段之一。卷式膜組件因其結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積有效膜面積大的特點在膜分離技術(shù)中占有重要地位。但是膜污染和濃差極化卻限制了膜分離技術(shù)的進一步發(fā)展及應(yīng)用。因此如何減輕甚至消除膜污染和濃

2、差極化是當(dāng)前膜分離技術(shù)領(lǐng)域中亟需解決的問題。
　　膜污染可以通過三種方法加以減輕:(1)用預(yù)處理或者在線處理的方法去除污染物;(2)增大紊流度以減小流體動力學(xué)邊界層的厚度;(3)減小膜通量。但是這三種方法都會增加費用總額。所以優(yōu)化系統(tǒng)，進而減輕膜污染或者濃差極化帶來的問題，而不增加額外的費用，就顯得十分必要。
　　本文采用Fluent模擬軟件對卷式膜組件尤其是膜組件中的隔網(wǎng)進行優(yōu)化，主要研究隔網(wǎng)中細(xì)絲直徑、間距、截面形狀、排

3、列方式以及流體中顆粒的大小對膜分離傳質(zhì)過程中流體力學(xué)的影響，尤其是對膜通量的影響。找到隔網(wǎng)的最優(yōu)結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而將膜污染或濃差極化的影響降到最低。研究結(jié)果表明，流體中顆粒的當(dāng)量直徑為2μm時，隔網(wǎng)的上層細(xì)絲直徑為0.3mm，下層細(xì)絲直徑為0.1mm時，水透過膜的通量最大;隔網(wǎng)中細(xì)絲前后、左右間距均為4mm時，水透過膜的通量最大;隔網(wǎng)中細(xì)絲截面形狀為圓形時，水透過膜的通量最大;隔網(wǎng)中交叉細(xì)絲之間的角度為90°、流攻角為45°時，水透過膜的通