纖維束不均一性能膜組件殼程傳遞性能影響的試驗(yàn)研究.pdf

1、中空纖維膜組件是分離工程技術(shù)中常用的設(shè)備元件,有著比表面積高、操作范圍寬、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單以及造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)。然而,由于制造等原因,纖維束在殼程呈隨機(jī)分布狀態(tài)。纖維束的不均一性導(dǎo)致殼程流動(dòng)形態(tài)十分復(fù)雜,再加之殼程中同時(shí)存在纖維彎曲、進(jìn)出口錯(cuò)流等眾多影響因素,使得不同研究者所得的中空纖維膜組件殼程傳遞關(guān)聯(lián)式存在很大差距,至今未能就纖維束不均一性對(duì)膜組件殼程傳遞的影響規(guī)律形成統(tǒng)一認(rèn)識(shí)。為了進(jìn)一步深入研究纖維束不均一性對(duì)殼程傳遞的影響規(guī)律,本文考慮到

2、傳熱與傳質(zhì)具有類比性,以及溫度測(cè)量較濃度測(cè)量更精準(zhǔn)且易實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量,故構(gòu)想用不銹鋼管代替中空纖維,搭建傳熱試驗(yàn)裝置,試驗(yàn)研究殼程中管束不均一排布對(duì)殼程傳遞的影響規(guī)律。
　　 試驗(yàn)在填充率為10％、20%和30%的傳熱試驗(yàn)裝置中進(jìn)行。試驗(yàn)中管程走冷水,管程流體雷諾數(shù)Re在91.42～1544.85范圍內(nèi),溫度在16.90℃～30.31℃范圍內(nèi)。殼程流體分別為純水、50%甘油水溶液、75%甘油水溶液、90%甘油水溶液和純甘油。試驗(yàn)中

3、殼程流體雷諾數(shù)Re在0.00031～500.05范圍內(nèi),溫度在21.94℃～49.99℃范圍內(nèi)。經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)研究,得到如下結(jié)論:
　　 (1)對(duì)于純水介質(zhì)(普朗特?cái)?shù)Pr近似常數(shù)),一系列實(shí)驗(yàn)研究表明:在填充率為10%時(shí),傳熱努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re的0.599次方成線性關(guān)系;在填充率為20%時(shí),傳熱努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re的0.566次方成線性關(guān)系;在填充率為30%時(shí),傳熱努賽爾數(shù)Nu與雷諾數(shù)Re的0.507次方成線性關(guān)系。

4、
　　 (2)在50%甘油水溶液、75%甘油水溶液、90%甘油水溶液和純甘油介質(zhì)中的一系列實(shí)驗(yàn)研究表明:在填充率為10%時(shí),參數(shù)Nu/Re0.599與普朗特?cái)?shù)Pr的0.611次方近似成線性關(guān)系;在填充率為20%時(shí),參數(shù)Nu/Re0.566與普朗特?cái)?shù)Pr的0.485次方近似成線性關(guān)系;在填充率為30%時(shí),參數(shù)Nu/Re0.507與普朗特?cái)?shù)Pr的0.423次方近似成線性關(guān)系。
　　 (3)回歸得出填充率范圍在10%～30%,