空气隙膜蒸馏热腔温度边界层研究

通过圆柱形喷嘴膜组件和鸭嘴形喷嘴膜组件热腔实验,发现旋转切向入流膜组件的膜通量是单一进口管膜组件2～3倍,而后用数值模拟的方法研究了旋转切向入流膜组件强化传质的原因,数值模拟结果表明,膜组件结构参数改变后,近膜面处的温度边界层以及膜面上的温度分布会发生变化鸭嘴形喷嘴膜组件热腔内的温度边界层厚度为1mm,圆柱形喷嘴膜组件的温度边界层厚度为2.8 mm,并且对于鸭嘴形喷嘴膜组件在小流量下也可获得较高的膜面温度.     

太阳能膜蒸馏淡化水系统研究进展

在能源紧张和水资源匮乏的时代背景下,利用太阳能驱动膜蒸馏系统来淡化海水和苦咸水成为一项重要的水处理技术.为了提高膜蒸馏通量,使用了旋转切向入流的方式来强化传质过程,并对其作了深入的数值模拟和机理研究.在空气隙膜组件结构上做了进一步的改进,其通量与原有膜组件通量接近,但易于加工制作和可多种方式组合使用.为提高太阳能热水系统的性能,开展了集热器性能的实验研究,并应用FLUENT软件对全玻璃真空管集热系统进行三维数值模拟计算.太阳能膜蒸馏的实验表明在呼和浩特夏季,完全可以利用太阳能驱动膜蒸馏系统全天工作.     

旋转切向入流对膜蒸馏通量的影响

研究了三向旋转切向入流对膜蒸馏的通量的影响,其中讨论了喷嘴形状、进水管与所在圆周中心距离、喷嘴前端距膜面距离、喷嘴与热容腔半径方向之间夹角、喷嘴与进水管之间夹角等膜组件结构参数对膜通量的影响.实验结果发现,可以通过调节这些参数来改变膜通量.     

空气隙膜蒸馏过程传质的强化

采用双向入流的圆形短管膜组件,并将超声激励技术用于膜蒸馏系统,以提高空气隙膜蒸馏通量.以自来水和稀盐溶液为料液,研究冷热溶液温差、空气隙厚度、超声激励和溶液浓度对蒸馏通量的影响.实验结果表明:合理设计膜组件、有效布置溶液的流动和控制实验参数,及超声激励技术,能降低温度极化、浓度极化和膜污染,从而有效提高空气隙膜蒸馏通量.     

旋转切向入流膜蒸馏装置热容腔CFD的数值模拟

采用旋转切向入流增加膜面附近的湍流强度和旋转流速,使膜面附近温度和浓度的边界层厚度降低,是一种新的提高膜蒸馏通量的方法.在此原理基础上运用CFD软件,采用水作为工质,对旋转切向入流空气隙膜蒸馏热容腔内的流场和温度场进行了模拟计算,验证了采用旋转切向入流将大大降低膜面附近的温度梯度,且切向入流管直管段与喷管段角度α和喷管形状(渐缩和无渐缩)的改变也将对边界层的厚度有很大的影响.     

膜蒸馏系统的正交优化设计及其应用

以膜蒸馏淡化苦咸水为研究背景,针对具有可调式旋转切向入流结构的膜蒸馏组件,以水及盐水为研究工质,就其切向入流结构的不同参数组合分别进行正交实验研究,最终找到一组最佳的参数组合.应用经过优化的膜蒸馏系统对呼和浩特托克托县伞盖地区地下苦咸水进行淡化处理,通过对系统的优化,可以得到较高的膜通量,并且对膜蒸馏系统的进水及出水水质进行了部分指标的监测,其中矿化度去除率99.5%、氟化物去除率96.15%、砷去除率98.75%,且出水水质符合国家生活饮用水卫生标准GB5749-2006.     

热电制冷膜蒸馏性能及数值模拟分析

为提高膜蒸馏传质过程效率,在新型热电制冷平板式膜蒸馏组件的基础上,对新型半导体冷腔的制冷性能进行分析,通过对具有不同旋向结构参数的热容腔数值模拟计算,获得2mm小空间膜热容腔近膜面处的流场和温度场,比较分析不同边界层涡量值和温度梯度,数值计算结果表明:具有开槽宽度3 mm,角度60.的分水盘的涡量值为0.088 (1/s),温度梯度0.02℃/mm,该结构削弱了膜面处边界层的温度极化和浓度极化,为研究提高膜蒸馏传质通量方法的物理机制奠定了基础.     

真空膜蒸馏分离苯/N-甲酰吗啉水溶液体系微分模型

建立了新的半经验半微分传质传热模型,以苯/N-甲酰吗啉(NFM)水溶液体系为代表,研究了真空膜蒸馏分离去除苯的传质传热过程.并通过数学模拟和实验考察了操作参数对苯的传质通量、去除效率、分离因子以及水传质通量的影响.结果表明,新模型能较好地描述真空膜蒸馏的传质传热过程,能直观地解释实验结果,模拟值与实验值吻合.另外进料浓度、流量、温度及真空度的提高有利于提高苯的传质通量,但不利于提高分离效果.浓度、流量对传质的影响表现为对液相扩散传质能力的增强.温度及真空度对传质的影响表现为对气液界面分压的影响.以上因素的影响最终体现为对扩散组份跨膜分压差的影响.     

聚丙烯中空纤维微孔膜减压膜蒸馏

研究了聚丙烯中空纤维微孔膜（PPHM）减压膜蒸馏（VMD）对0．51mol／LNaCl水溶液的分离性能．实验表明,在40～65℃盐水温度范围内,两个膜组件的脱盐效率接近100％,蒸馏通量J随盐水温度的升高而增大,J与膜两侧的蒸汽压差△p成线性关系．PPHM的装填密度不同时,器件的蒸馏系数Km没有明显差别,但装填密度较低时膜两侧的△p较大,使得J较大,表明渗透过蒸汽在膜下游的传质对蒸馏通量有很大影响．     

膜蒸馏传质强化研究

以纯水和ＮａＣｌ水溶液为实验物系,采用聚丙烯中空纤维微孔膜分别进行了渗透膜蒸馏、纯水介质膜蒸馏和盐水强化膜蒸馏实验研究,考察了盐水浓度和操作温度对膜蒸馏传质通量和热效率的影响,并对３种形式膜蒸馏的实验数据进行了对比．结果表明,盐水强化措施可以有效地提高膜蒸馏传质通量,并使过程的热效率显著提高．