減壓膜蒸餾過(guò)程微觀特征的模擬研究.pdf

1、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文減壓膜蒸餾過(guò)程微觀特征的模擬研究減壓膜蒸餾過(guò)程微觀特征的模擬研究Numericalsimulationofmicroscopicactersinvacuummembranedistillationprocess領(lǐng)域：化學(xué)工程作者姓名：劉軍指導(dǎo)教師：李保安研究員企業(yè)導(dǎo)師：張敏莉教授級(jí)高工天津大學(xué)化工學(xué)院二零一五年五月摘要膜蒸餾是蒸餾過(guò)程與膜過(guò)程相結(jié)合的新型分離技術(shù)，能夠利用低品位、低熱值的廉價(jià)熱源作為過(guò)程推動(dòng)力是膜蒸餾

2、的主要優(yōu)點(diǎn)之一。膜蒸餾技術(shù)也是唯一可以直接分離得到結(jié)晶產(chǎn)物的膜技術(shù)。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(diǎn)，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(yīng)用，對(duì)膜蒸餾過(guò)程進(jìn)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(duì)中空纖維減壓膜蒸餾過(guò)程進(jìn)行模擬研究，建立了三維模擬計(jì)算模型，編寫(xiě)用戶自定

3、義程序加載到計(jì)算過(guò)程中以模擬膜表面氣液相變的熱量轉(zhuǎn)移和質(zhì)量轉(zhuǎn)移過(guò)程，并進(jìn)行了間接的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明模擬通量值和實(shí)驗(yàn)值具有很好的一致性，所建立的模擬模型能夠科學(xué)客觀的反映真實(shí)的膜蒸餾過(guò)程。在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)全面的分析了纖維膜表面微觀層面的流動(dòng)參數(shù)、傳熱傳質(zhì)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(duì)熱質(zhì)傳遞參數(shù)分布的影響。研究顯示，在纖維膜表面的熱質(zhì)傳遞參數(shù)分布與膜表面的位置密切相關(guān)，中空纖維減壓膜蒸餾過(guò)程的膜通量主要來(lái)

4、自于纖維左右兩側(cè)流速和傳熱系數(shù)較大的區(qū)域；纖維前后兩側(cè)均有較厚的邊界層存在，不利于膜表面整體熱質(zhì)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(dòng)的影響下向纖維后側(cè)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(duì)強(qiáng)化膜蒸餾過(guò)程有較好的效果；真空壓力的提高雖然強(qiáng)化了膜通量，但是熱側(cè)膜表面的對(duì)流傳熱系數(shù)會(huì)降低。本論文的研究成果豐富了膜蒸餾過(guò)程的基礎(chǔ)理論，為膜蒸餾過(guò)程強(qiáng)化提供了理論依據(jù)。此外還