中空纤维膜分离器件传质特性及强化传质研究

《中空纤维膜分离器件传质特性及强化传质研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、中空纤维膜分离器件传质特性及强化传质研究学位论文完成日期：2014—4．30指导教师签字：答辩委员会成员签字：青岛科技大学研究生学位论文中空纤维膜分离器件传质特性及强化传质研究摘要中空纤维膜组件由于其具有很多其他膜分离器件所不具有的优点，如重量轻体积小、单位体积有效传质面积大，近年来成为研究的重点和热点。本文对中空纤维膜分离器件的传质特性进行了数值模拟，并且讨论了振动工况下中空纤维膜分离器件的传质强化效果，最后结合场协同理论进行了分析。本文首先运用MATLAB模拟软件对中空纤维管随机分布、管径大小符合正态分布时纤维管外表面恒定浓度的管外传质进行了有限元分析。结果表明中空纤维管

2、在透析器内的随机分布会导致管外流动产生沟流现象，纤维管的位置分布对流动产生较大影响，流场的不均匀分布会导致传质的不均匀，局部填充密度大则传质更彻底，对流传质的作用更加明显；在本文研究的填充密度内，随着填充密度的增大，中空纤维膜分离器件的分离效果越好，传质进行的越充分，填充密度依然是影响其传质进行程度的主要因素；万取为0值时中空纤维膜组件的传质性f●，能最差，随着仃值的增大Ⅲ‰最大值和最小值偏离平均值的程度越来越大，但是当仃值为0．05时除外。因此，因此本文推测存在一个最优的仃值使得中空纤维膜组件的传质性能相对稳定。为提高中空纤维膜组件的传质效率，避免出现浓差极化，运用计算流体

3、力学软件FLUENT动网格技术，研究了振动特性对中空纤维膜组件管外传质的影响。研究结果表明：与静止的工况下相比，振动能够强化传质，避免了浓差极化现象的出现，并且随着振动频率和振幅的增大，传质效果越好，黝数越大，但是增大振幅对于强化传质的效果不如提高振动频率的效果好。本文最后结合场协同理论分析了中空纤维膜组件在振动工况下的传质特性。振动工况下的平均场协同角余弦值明显高于不振动的工况下的平均场协同角余弦值。随着振动频率的增加，平均场协同角余弦值也不断增大，但是增大的趋势有所减缓。可见，一直增大振动频率并不能使得中空纤维管膜组件的传质性能线性增强。增大振动频率下的场协同角余弦值明显

4、大于增大振幅下的场协同角余弦值。平均传质场协同数随雷诺数的增加而减小。随着流体的速度越大，振动对中空纤维膜组件内流体的速度方向的影响越小，速度场与浓度梯度场之间的协同程度变低。中空纤维膜分离器件传质特性及强化传质研究关键词：中空纤维膜组件传质振动数值模拟场协同理论青岛科技大学研究生学位论文STUDY0NMASSTRANSFERPERFORM魄NCEANDENHANCEMENTOFHOLLOWFIBERMAMBRANEMODULESABSTRACTHollowfibermembranemoduleshavemanyadvantagessuchaslightweight，smal

5、lvolumeandmuchbiggersurfaceareaperunitvolumethanothermembranemodules．Thestudyonmasstransferperformanceofhollowfibermembranecontactorisapriorityandhardspotissue．Inthispaper,themasstransfercharacteristicsofthehollowfibermembranemodulesweresimulatedinvibrationandstaticcondition，finallyfieldsyn

6、ergyprinciplewasusedtoanalyze．Inthispaper，hollowfiberiSmodeledbyrandomdistribution．andGaussianfunctionN(R，sigma)wasusedtOmodelthepolydisperseoutradiiofhollowfiber．ThisP印erdiscussedtheinfluenceofdifferentsigmaonmasstransfercoefficientwithfiberpackingdensityrangingfrom0．1to0．4．ItWaSfoundthat．

7、theeffectofdifferentsigmaonthelogarithmicmeanSherwoodnumberdecreasedwithincreasingfiberpackingdensity．Whenthepackingdensityincreasedto0．4，theremovalofdissolvedoxygencouldmeettherequirementofpowerindustry，nomatterhowmuchvaluethesigmawas．Withthesigmaincrea