中空内压超滤膜丝的纯水通量分析

在标准测试条件下提出了中空内压超滤膜丝纯水通量指标的微分方程数学模型。在该模型基础上运用模拟计算、正交设计、数值拟合等方法,建立了丝长、丝径、承压等参数增量对应的纯水通量特性函数。根据该特性函数及特性曲线可得知不同长度、内径、承压膜丝对应的纯水通量的变化趋势,从而大幅提高了膜丝纯水通量指标测试数据的利用价值。     

面向过程的陶瓷膜材料设计理论与方法(Ⅱ)颗粒体系微滤过程中膜结构参数影响预测

以所建立的颗粒体系微滤过程中膜结构参数与渗透性能关系模型为基础,在膜孔径和颗粒粒径均为正态分布的理想条件下对膜孔径、膜厚度、孔隙率对膜稳态通量的影响进行模拟计算.结果表明：对于颗粒悬浮体系的分离存在最优膜孔径使膜通量最大,该最优孔径随颗粒平均粒径增大、颗粒粒径分布变窄而有所增大.模拟计算结果有助于深入理解膜微观结构对宏观性能的影响.     

管式膜湍流传递模型的建立和模拟计算

本文以传递方程为基础,针对管式膜的分离过程建立了湍流通用教学模型.用交错网格对微分方程进行离散化处理,边界条件采用Prandtl的边界层概念,采用SIMPLE算法和所编软件,模拟计算了不同渗透通量下膜管内轴向和径向的速度分布、压强分布和浓度分布,分析讨论这些分布变化规律对分离过程的影响,为膜分离工艺条件的选择和过程优化提供了重要依据.     

超滤法浓缩棉籽溶解蛋白的数学模型

通过测定纯水的膜通量得到了超滤膜的膜阻力,考察了操作压力、蛋白质溶液浓度对膜通量的影响,建立了超滤的数学模型,该模型的预测值与实验值之间的平均偏差4.1%,最大偏差14.1%。根据所建立的模型,通过计算获得了超滤膜两侧的渗透压。     

真空膜蒸馏过程膜参数模拟计算

为了研究膜材料对透过通量的影响,文章建立了真空膜蒸馏过程的微观传热传质模型,并利用该模型对文献中的实验数据进行了模拟,得到了比较满意的结果。进而对不同条件下膜的长度、厚度、内径以及曲折因子、传质系数进行了模拟计算,并讨论了不同膜参数对膜透过通量的影响,为真空膜蒸馏过程中膜材料的选取及合理利用提供一定的理论依据。     

气隙式膜蒸馏传递过程的研究

本文用气隙式膜蒸馏装置测定了膜两侧流体的温度、流量及料液浓度对膜蒸馏通量的影响,并从理论上描述了传热、传质过程,建立了可以预测膜蒸馏过程渗透通量的数学模型.实验结果与模型预测吻合较好.     

甲烷部分氧化制合成气膜反应实验与模拟

采用钙钛矿型致密透氧膜对甲烷部分氧化制合成气进行了膜反应实验研究，并建立了该膜反应的数学模型。模拟计算结果与实验结果吻合较好：通过该模型考察了绝热条件下的反应床层温度分布，以及恒温反应体系中温度、流量、反应器长度等因素对膜反应结果的影响。     

反渗透膜元件的微分方程数学模型

在反渗透膜元件的理想结构模型基础上建立了反渗透膜元件运行的微分方程数学模型,在分析膜元件运行参数的基础上确认了微分方程的边界条件,从而使微分方程组具有惟一解。膜元件运行微分方程模型的建立为膜元件及膜系统运行精确模拟计算软件的编制提供了数学基础。     

竖直管外气液逆流环状降膜速度与温度分布

建立了竖直管外环状降膜气液逆流传热传质条件下稳态层流降膜一维速度分布和二维温度分布模型,以及膜厚和降膜表面热通量的数值计算方法。表面热通量的模型计算值与实验值在气体Reynolds数Re_g<1200的范围内吻合较好,表明基于界面摩擦因子求解模型的方法在两相均为层流条件下是可靠的。模型显示了降膜速度分布和温度分布的非线性特征,降膜表面附近陡降的温度梯度表明,减小膜厚是强化降膜传热传质过程的有效途径。     

电渗析脱盐过程离子传递现象的数值模拟

建立了电渗析脱盐过程离子传递稳态模型,研究了离子电荷数、离子扩散系数和离子交换膜电导率对脱盐过程传质的影响,描述了离子浓度分布、电势分布和离子传递通量分布的变化情况。研究表明:相较于一价离子,二价离子在电渗析过程中膜两侧浓度差较小,跨膜电压降较高,各项传递通量较小;当离子扩散系数增大时,膜两侧浓度差减小,跨膜电压降升高,总传递通量和电迁移通量增大;当离子交换膜电导率增大时,膜两侧浓度差增大,跨膜电压降降低,各项传递通量均增大。     

垂直管内降膜载气蒸发的研究

在蒸发的降液膜表面引入惰性载气,可以有效地强化降膜蒸发传热。研究了液体流量、载气流量、壁面热负荷及料液物性等对降膜载气蒸发传热的影响。建立了数学模型,并进行了数值求解。实验结果表明,采用降膜载气蒸发,可提高传热膜系数,降低壁面过热度。还将模型计算结果与实验结果进行了比较。     

柱式膜组件结构的CFD优化设计

采用Euler模型与多孔介质模型对不同结构的柱式膜组件内的流体流动进行了计算模拟。研究了曝气孔数目（开孔率为1.92%保持不变）与膜组件高度对膜组件膜丝填充区域内的气液两相分布、壁面剪应力、湍流黏度以及液相速度场的影响。计算模拟数据与实验结果吻合良好。计算模拟表明：通过减小曝气孔直径,增加曝气孔数目的方式能够促进气液两相流场与液相速度场的均匀分布,以及壁面剪应力与湍流黏度的增强;增加膜组件的高度,有利于增加单支膜组件膜面积的同时充分利用曝气擦洗过程中气液两相流对膜丝壁面进行高效的气擦洗。综合考虑膜组件的安装运输、膜丝通量分布以及能耗等因素,对于直径250 mm的膜组件采用曝气孔的直径为6.32 mm,数目为30个,长度在2~2.5 m之间为最优。     

固定床煤气化炉的模拟与优化

借助过程模拟软件Aspen Plus建立了固定床煤气化炉的数学模型,模拟计算了固定床煤气化炉的制气过程,并利用现场数据对模型进行考核,结果表明该模型与实际生产运行数据吻合较好,最大误差低于7.05%;利用该模型研究了空气和蒸汽的通量、空气和蒸汽的预热温度对评价指标的影响,以及在体积流量相同时,夏季和冬季实际空气通量对评...     

脂肪酸降膜蒸发传热研究

在垂直降膜管上进行脂肪酸混合物降膜蒸发传热的实验研究 ,分析了进料流量、热通量和操作压力等因素对传热性能的影响。建立了数学模型 ,并进行数值求解。实验结果表明 ,在层流情况下 ,流量的增加不利于传热 ,热通量和操作压力的增加对表面蒸发传热有利。将模型计算结果与实验结果比较 ,发现模型较好地预测了实验结果     

柱式膜组件结构的CFD优化设计

采用Euler模型与多孔介质模型对不同结构的柱式膜组件内的流体流动进行了计算模拟。研究了曝气孔数目(开孔率为1.92%保持不变)与膜组件高度对膜组件膜丝填充区域内的气液两相分布、壁面剪应力、湍流黏度以及液相速度场的影响。计算模拟数据与实验结果吻合良好。计算模拟表明:通过减小曝气孔直径,增加曝气孔数目的方式能够促进气液两相流场与液相速度场的均匀分布,以及壁面剪应力与湍流黏度的增强;增加膜组件的高度,有利于增加单支膜组件膜面积的同时充分利用曝气擦洗过程中气液两相流对膜丝壁面进行高效的气擦洗。综合考虑膜组件的安装运输、膜丝通量分布以及能耗等因素,对于直径250 mm的膜组件采用曝气孔的直径为6.32mm,数目为30个,长度在2~2.5 m之间为最优。     

高过冷度下直管内气液两相传热特性

基于双流体模型,建立了适合高压高过冷工况的过冷沸腾模型,考察了液体过冷度和壁面热通量对垂直圆管内气液两相传热特性的影响。结果表明,高过冷度下整个截面上气相分布十分不均匀,壁面附近气泡比较密集。随着入口过冷度的减小,气相体积分数增加,促进了沸腾传热的发展。随着壁面热通量的增加,表面传热系数沿流体流动方向总体上呈增大趋势,局部区域内出现下降,并且传热系数的下降趋势随入口过冷度的减小逐渐变得不明显。     

乳状液膜扩散－反应双控制过程传递机理数学模型研究

本文建立了乳状液膜扩散－反应双控制过程传递机理的数学模型,该模型综合考虑了膜外相边界层,金属离子与载体的界面化学反应以及膜相阻力等因素对传质的影响。实验验证了该模型具有较好的适应性,并模拟计算了各因素对传质的影响程度     

池沸腾下朝向曲面加热面临界热通量分析模型

堆内熔融物滞留（IVR）策略得以实施的关键在于压力容器下封头外部冷却（ERVC）能力,即压力容器下封头外部临界热通量（CHF）高于下封头壁面对应的热通量。通过结合Helmholtz不稳定性与液膜蒸发,提出了池沸腾下朝向曲面加热面临界热通量的分析模型。由于表面张力作用,内部嵌有汽柱的薄液膜附着在下封头壁面外,Helmholtz 不稳定性作用于薄液膜与汽柱的交界面;随着加热表面热通量的增大,汽柱与液膜之间相对速度达到一定时,在Helmholtz 不稳定性的作用下,汽液交界面产生畸变,并形成汽膜,阻碍主流液到达加热表面;当加热热通量接近CHF时,液膜逐渐蒸发直至CHF触发。通过该模型计算得到了不同过冷度下,CHF随加热曲面方位角的变化,计算结果与现有的大量实验数据一致性较好。     

池沸腾下朝向曲面加热面临界热通量分析模型

堆内熔融物滞留(IVR)策略得以实施的关键在于压力容器下封头外部冷却(ERVC)能力,即压力容器下封头外部临界热通量(CHF)高于下封头壁面对应的热通量。通过结合Helmholtz不稳定性与液膜蒸发,提出了池沸腾下朝向曲面加热面临界热通量的分析模型。由于表面张力作用,内部嵌有汽柱的薄液膜附着在下封头壁面外,Helmholtz不稳定性作用于薄液膜与汽柱的交界面;随着加热表面热通量的增大,汽柱与液膜之间相对速度达到一定时,在Helmholtz不稳定性的作用下,汽液交界面产生畸变,并形成汽膜,阻碍主流液到达加热表面;当加热热通量接近CHF时,液膜逐渐蒸发直至CHF触发。通过该模型计算得到了不同过冷度下,CHF随加热曲面方位角的变化,计算结果与现有的大量实验数据一致性较好。     

中空纤维膜外压全量过滤动态过程的数值模拟

建立了中空纤维膜外压式全量过滤的CFD模型,模拟膜丝长度、直径、渗透系数、装填密度、污染指数以及跨膜压差不同条件,得到通量分布和产水量的动态演变过程。研究结果表明：通量分布会随着过滤的进行而逐渐变得均匀,这种通量分布的自我调节作用在膜丝较长、较细,渗透性较好,装填密度较高,污染指数较高以及跨膜压差较高时更为明显;产水流量的倒数与累积产水量呈线性关系,但由于通量分布不均匀并且均匀性演变,这种线性关系区别于传统滤饼过滤模型;通过数据拟合得到了适用于中空纤维外压式全量操作的滤饼过滤关联式,可用于预测组件的性能和指导组件的设计。