膜蒸餾系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)過(guò)程優(yōu)化實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、膜蒸餾是一種利用疏水微孔膜以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動(dòng)力的膜分離過(guò)程,該技術(shù)最大的優(yōu)點(diǎn)在于其可以利用廉價(jià)的低品位能源,例如太陽(yáng)能、地?zé)岬?缺點(diǎn)是膜通量較低,因此尋找提高膜通量的方法是實(shí)現(xiàn)其工業(yè)應(yīng)用急需解決的問(wèn)題。本文以氣隙式膜蒸餾為研究對(duì)象,以膜蒸餾淡化苦咸水為應(yīng)用研究背景,為了有效地破壞溫度與濃度邊界層,增強(qiáng)傳熱傳質(zhì)效果,獲得到較大的傳質(zhì)通量,膜組件采用三向旋轉(zhuǎn)切向入流的供液方式。對(duì)膜組件中具有旋轉(zhuǎn)切向入流方式噴嘴的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)α、δ

2、、β采用正交實(shí)驗(yàn)的研究方法,根據(jù)噴嘴加工精度以及實(shí)際操作條件確定了相關(guān)因素水平值,采用設(shè)計(jì)的方案,以水及鹽水為研究工質(zhì),就其切向入流結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)組合分別進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。以膜通量為分析因子,通過(guò)對(duì)各個(gè)參數(shù)水平對(duì)應(yīng)膜通量平均值大小比較的直觀分析,結(jié)果表明,以水及鹽水為工質(zhì),在相同的其它實(shí)驗(yàn)工況和不同溫差下,使膜通量最大的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳參數(shù)組合均為α=70°、δ=2mm、β=45°,并且通過(guò)追加實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性;同時(shí)通過(guò)分析在

3、不同溫差下的極差值,確定了對(duì)膜通量影響程度最大的參數(shù)為β,另外恒定溫度調(diào)整流量的正交實(shí)驗(yàn)及以膜面熱側(cè)溫度為分析因子的正交實(shí)驗(yàn),均從不同的角度證實(shí)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的正確性。本文對(duì)采用優(yōu)化后的膜蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行了淡化苦咸水的應(yīng)用研究。對(duì)呼和浩特托克托縣地下苦咸水進(jìn)行了采集和水質(zhì)分析,應(yīng)用設(shè)計(jì)的砂濾系統(tǒng),首先對(duì)其進(jìn)行了預(yù)處理,其次采用優(yōu)化的膜蒸餾系統(tǒng)進(jìn)行淡化,實(shí)驗(yàn)表明,當(dāng)熱側(cè)進(jìn)口溫度為60℃時(shí),膜通量可達(dá)35kg/m2·h左右;對(duì)系統(tǒng)的出水水質(zhì)監(jiān)測(cè)表明