減壓膜蒸餾過程微觀特征的模擬研究.pdf

1、天津大學碩士學位論文減壓膜蒸餾過程微觀特征的模擬研究減壓膜蒸餾過程微觀特征的模擬研究Numericalsimulationofmicroscopicactersinvacuummembranedistillationprocess領域：化學工程作者姓名：劉軍指導教師：李保安研究員企業(yè)導師：張敏莉教授級高工天津大學化工學院二零一五年五月摘要膜蒸餾是蒸餾過程與膜過程相結合的新型分離技術，能夠利用低品位、低熱值的廉價熱源作為過程推動力是膜蒸餾

2、的主要優(yōu)點之一。膜蒸餾技術也是唯一可以直接分離得到結晶產(chǎn)物的膜技術。中空纖維減壓膜蒸餾同其它幾種形式的膜蒸餾（直接接觸式膜蒸餾、氣隙式膜蒸餾、氣掃式膜蒸餾等）相比，具有膜通量大、操作方式靈活、膜充填密度高、能量利用效率高等優(yōu)點，在海水淡化、工業(yè)廢水處理、化工、食品醫(yī)藥等行業(yè)具有廣泛應用，對膜蒸餾過程進行深入全面的研究和了解具有重要意義。本文采用模擬軟件FLUENT對中空纖維減壓膜蒸餾過程進行模擬研究，建立了三維模擬計算模型，編寫用戶自定

3、義程序加載到計算過程中以模擬膜表面氣液相變的熱量轉移和質量轉移過程，并進行了間接的實驗驗證，結果表明模擬通量值和實驗值具有很好的一致性，所建立的模擬模型能夠科學客觀的反映真實的膜蒸餾過程。在此基礎上系統(tǒng)全面的分析了纖維膜表面微觀層面的流動參數(shù)、傳熱傳質參數(shù)的分布規(guī)律，研究了操作條件如料液流速、料液溫度和真空壓力等對熱質傳遞參數(shù)分布的影響。研究顯示，在纖維膜表面的熱質傳遞參數(shù)分布與膜表面的位置密切相關，中空纖維減壓膜蒸餾過程的膜通量主要來

4、自于纖維左右兩側流速和傳熱系數(shù)較大的區(qū)域；纖維前后兩側均有較厚的邊界層存在，不利于膜表面整體熱質傳遞速率的提高；纖維膜表面存在氣液混合現(xiàn)象，相變產(chǎn)生的蒸汽在料液流動的影響下向纖維后側遷移；料液流速能顯著影響纖維表面的溫度、蒸發(fā)速率、傳熱系數(shù)等分布情況，增大流速對強化膜蒸餾過程有較好的效果；真空壓力的提高雖然強化了膜通量，但是熱側膜表面的對流傳熱系數(shù)會降低。本論文的研究成果豐富了膜蒸餾過程的基礎理論，為膜蒸餾過程強化提供了理論依據(jù)。此外還