基于真空膜蒸馏的空调除湿溶液再生实验研究

为解决传统填料塔式溶液再生方法热效率低、受环境影响大、存在飘液等问题,本文提出一种基于真空膜蒸馏的溶液再生方法.通过实验和模拟研究了溶液温度、流速、质量分数以及系统真空度对膜通量、热效率、跨膜传质系数、截留率的影响.结果表明:膜通量随溶液温度、流速、系统真空度的升高而增加,随溶液质量分数的升高而急剧下降,膜通量实验值与...     

装填分率对溶菌酶溶液膜结晶过程的影响

采用三种不同装填分率的聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜组件,分别对溶菌酶溶液膜结晶过程进行实验研究,考察了不同装填分率下结晶溶液及洗脱液流速对溶剂跨膜通量和溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,由于膜组件中纤维分布不均,导致低装填分率(12.4%)下结晶溶液流速在合适范围内的升高并不能有效提高跨膜通量,而对高装填分率(24.7%)下...     

真空膜结晶法结晶溶菌酶的实验研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜对真空膜结晶溶菌酶进行了实验研究.考察了膜下游真空度、蛋白质浓度、料液流速、添加剂、pH和离子强度对溶剂跨膜通量及溶菌酶晶体质量的影响.结果表明,真空度应控制在0.015 MPa左右;溶菌酶真空膜结晶的最佳浓度为20 mg/mL;结晶溶液的流速以288μm/s为宜;结晶溶液中加入一定添加剂如丙三醇、DMSO等,可以有效提高溶剂跨膜通量,改善晶体质量;在相同离子强度下,pH值越大膜通量越低,在不同的pH值下可以得到不同形状的晶体.     

木瓜蛋白酶动态膜结晶的实验研究

采用聚偏氟乙烯中空纤维微孔膜,考察结晶过程中蛋白质溶液和洗脱液流速的改变以及不同膜面积对溶剂跨膜通量及木瓜蛋白酶晶体尺寸的影响.结果表明:在以pH值为4.7的0.1 mol/L醋酸钠为缓冲溶液、1%的(NH4)3PO4为沉淀剂以及25%的MgCl2溶液作为洗脱液的木瓜蛋白酶动态膜结晶中,当有效膜面积为62.83 cm2,蛋白质溶液和洗脱液流速分别控制在4 744μm/s和1.37×104μm/s的高流速时膜组件的效率得到最大发挥,并得到了较大尺寸的木瓜蛋白酶晶体;当膜面积不同时,溶剂跨膜通量的衰减随着膜面积减小而趋于平缓.     

真空膜蒸馏过程的流体力学模拟

利用计算流体力学(CFD)技术成功建立了真空膜蒸馏(VMD)过程中空纤维膜的三维传热和传质模型,并通过实验数据进行了验证.评估了操作条件对VMD性能的影响,讨论了温度、传热系数、热通量、膜通量、温度极化系数和总热效率沿着纤维长度的变化规律.研究发现,VMD中传质主要受料液热边界层内的传热控制,传热阻力主要存在于进料侧.较高的料液进口温度可以增大平均膜通量和总热效率,但温度极化现象更显著.提高料液流速有助于获得更高的跨膜通量,但会使总热效率减小.当料液流速低于0.7 m/s时,温度极化系数先减小随后增大,但若料液流速高于0.7 m/s,则呈现持续减小的趋势.透过侧绝对压力减小会提高传质推动力,进而提高膜通量和热效率,但真空泵的能耗会升高.     

具有旋向入流膜组件理论传质通量计算

影响膜蒸馏广泛应用的主要原因是传质通量较小,阻碍传质的主要因素是温度和浓度极化现象及膜污染的存在.基于Knudsen diffusion和Molecular diffusion扩散传质理论,以水为工质,计算了膜热侧溶液温度30～70℃膜蒸馏理论膜通量.实验采用三向旋转切向入流膜组件,通过喷管不同结构参数下测得实验膜通量,并与理论膜通量进行了比较,拟合出具有三向旋转入流膜组件膜通量的修正系数,为工程实际应用提供理论依据.     

中空纤维封闭液膜技术的传质强化研究

以３０％ＴＢＰ（灶油）为萃取剂，ＮａＯＨ水溶液为反萃剂，对聚砜中空纤维封闭液膜萃取苯酚的传质性能进行了实验研究，并在膜器的壳程鼓入空气以期强化过程传质性能，研究结果表明，在中空封闭液膜萃取过程中总传质系数与料液相流速的１／３次方成正比，因为反应速度很快反萃相的传质阻力可以忽略，在鼓入空气的情况下，总传质系数较无气泡鼓入时明显增大，总传质系数仍与料液相流速的１／３次方成正比，而与反萃相的流速基本无关     

低雷诺数下溴化锂溶液降膜吸收热质传递的数值研究

溴化锂溶液降膜吸收是吸收式空调系统中常见的热质传递形式之一。本文对溶液降膜吸收过程的热质耦合传递分析,建立了溴化锂溶液垂直降膜吸收热质传递的二维数学物理模型,采用CFD-Fluent对模型进行求解。计算得到不同Re下的液膜界面温度、液膜内浓度分布、传热传质通量及传热传质系数等。分析了Re对降膜吸收过程中热质传递的影响。结果表明:当液膜Re150时,液膜界面平均温度与平均传质系数随着Re的增大而增大,而平均传热系数随着Re的增大而减少;平均传热传质通量均是随着Re的增大而先增大后减小,存在一个最佳液膜Re使降膜吸收过程的传热传质通量达到最大,即Re=50时,平均传热和传质通量分别达到最大值7.2 k W/m~2与2.9×10~(-3)kg/(m~2·s)。     

错流过滤系统中动态膜形成过程的数学模型

通过对错流过滤系统中悬浮颗粒的受力分析,建立动态膜涂膜过程数学模型,可计算整个过程中的膜通量和膜厚度.颗粒大小、流量和跨膜压差等参数决定了达到稳定状态后的动态膜的膜厚和膜通量,而达到平衡状态所需的时间则与跨膜压力、主体溶液的颗粒浓度和粒径等参数有关.     

溴水的膜吸收性能研究

研究了溴水的膜吸收分离性能,并采用回归正交试验设计方法优化溴水膜吸收工艺条件.以NaOH溶液作为吸收剂,采用PVDF中空纤维膜,研究了吸收时间、溴水温度、吸收液浓度及其流速等操作条件对溴水膜吸收性能的影响.结果表明:溴的吸收率随吸收时间的增加而增大,溴水膜吸收过程进料温度与传质系数之间符合阿伦尼斯关系.吸收液侧NaOH的浓度从0.003 mol/L增加至0.01 mol/L时,传质系数从4.75×10-4 cm/s增至6.02×10-4cm/s,对应的膜通量从2.4×10-3 kg/(m2·h)增至3×10-3 kg/(m2·h).吸收液的流体动力学条件对于溴水膜吸收过程通量无显著影响.采用回归正交试验确定的PVDF膜溴水膜吸收分离最佳工艺为:当NaOH吸收溶液浓度为0.01 mol/L,流量为2 L/h时,浓度为220 mg/L的溴水在进料温度为50℃、进料流速为22.24 cm/s的条件下,膜吸收通量达到6.17×10-3kg/(m2·h).     

Mass transfer correlation for phenol biodegradation in a fluidized bed bioreactor

Experiments have been carried out in a draft tube fluidized bed bioreactor to study biodegradation of synthetic wastewater containing phenol. The microorganism employed in the study Psuedomonas putida has been immobilized on solid support particles. Studies have been carried out at different feed concentrations of phenol, air flow rates and feed flow rates. The mass transfer coefficient for phenol transfer from bulk phase to the surface of the biofilm on the solid particle has been estimated from observed experimental data using the conservation equations. The mass transfer coefficient was found to be in the range of 0.0726 x 10(-5) to 0.2012 x 10(-5) m s(-1). It was found to increase with increase in feed concentration, air flow rate and feed flow rate. A dimensionless correlation has been developed for the mass transfer coefficient in terms of Sherwood, Reynolds and Schmidt numbers, and the same has been compared with correlations available in literature.     

温度极化对膜蒸馏过程的影响研究

采用直接接触式膜蒸馏，以纯水为料液，考察了材料及结构不同的5种微孔疏水膜的渗透性能．分析结果认为，膜的渗透系数和温度极化系数共同影响着膜通量的大小．实验还考察了料液温度和流率对膜通量及热效率的影响，利用膜及膜两侧边界层内传热传质理论对此进行了分析讨论．因温度极化系数随操作温度变化，可通过控制适宜操作温度获得大膜通量和高热效率．增大料液流率可强化传热，使温度极化减弱，膜通量增加．     

气态膜过程中的热效应

实验表明提高温度（Ｔ）能大幅度增加挥发性物质在气态膜过程中的传质系数（Ｋ），Ｋ和Ｔ间的关系符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程Ｋ＝Ｋｏｅｘｐ（－Ｅ／ＲＴ）。用Ｓｔｏｋｅｓ－Ｅｉｎｔｅｉｎｓ和Ｌｅｖｅｑｅ方程，从理论上证实：（１）对于易挥发性物质（如ＨＣＮ），温度主要是通过降低进水边界层中水溶液的粘度或提高扩散系数，而使传质系数大幅度升高；（２）对于挥发性较小的物质（如苯酚），温度主要是通过提高其蒸汽压或进水     

Experimental measurements for condensation of downward-flowing R123/R134a in a staggered bundle of horizontal low-finned tubes with four fin geometriesMesures expérimentales de la condensation lors de l'éoulement vertical d'un mélange de R123 et de R134a sur un faisceau de tubes en quinconce munis de quatre types d'ailettes

Experiments were conducted to obtain row-by-row heat and mass transfer data during condensation of downward-flowing zeotropic mixture R123/R134a in a staggered bundle of horizontal low-finned tubes. The vapor temperature and the mass fraction of R134a at the tube bundle inlet were about 50°C and 14%, respectively. The refrigerant mass velocity ranged from 9 to 34 kg m⁻² s⁻¹, and the condensation temperature difference from 1.9 to 12 K. Four kinds of low-finned tubes with different fin geometry were tested. The highest heat transfer coefficient was obtained with a tube which showed the highest performance for R123. However, the diference among the tubes was much smaller for the mixture than for R123. The heat transfer coefficient and the vapor-phase mass transfer coefficient decreased significantly with decreasing mass velocity. The mass transfer coefficient increased with condensation temperature difference, which was due to the effect of suction associated with condensation. On the basis of the analogy between heat and mass transfer, a dimensionless correlation of the mass transfer coefficient was developed for each tube.     

透析器中随机分布纤维管表面定浓度时传质模拟

通过数值模拟,研究了在透析器外壳内壁面的影响下,纤维表面定浓度时,中空纤维分布的随机性对透析器管外流场和浓度场的影响,同时考察了管外流体速度以及中空纤维填充密度对管外传质系数的影响.模拟结果表明:随机排布的方式对传质系数有较大的影响,但相比忽略壁面影响时的影响要小;Reynolds 数越大,传质系数也越大;在所研究的中空纤维填充密度范围内(10%～50%),随着填充密度的增大,透析器的管外传质系数先增大,后减小,变化幅度均较小,与忽略壁面影响的值比较发现,在填充密度小的时候壁面对传质有促进作用,填充密度大的时候则相反.     

中空纤维膜接触器壳程添加筛网强化传质性能的研究

对中空纤维膜接触器组件壳程中添加筛网强化传质过程进行研究,考察了在不同装填分率、添加不同数目筛网情况下膜组件的流体力学性能及传质性能,并比较传质增幅与压降增幅之间关系.结果表明,添加筛网使壳程流体的非理想湍动减弱,传质性能增强,在研究范围内添加1、2及3个筛网的传质增幅分别达17.6％、33％和44％.添加1、2个筛网时传质增幅高于压降增幅,而添加3个筛网时传质增幅低于压降增幅.     

R290在水平微细圆管内沸腾换热特性研究

本文研究了R290在内径为1 mm、2 mm和4 mm水平微细圆管内的沸腾流动换热特性,在饱和温度为15℃条件下,质量流速为50～600 kg/(m~2·s)、干度为0～1、热流密度为5～20 k W/m~2时,对沸腾传热系数的影响进行了分析。通过实验发现,增大质量流速对传热系数具有增强作用,质量流速对传热系数的影响在低干度区域比高干度区域小。在热流密度方面,传热系数随着热流密度的增大而增大,且在1 mm和2 mm管内观察到了临界干度对传热系数的影响,这时传热系数有断崖式下降的趋势。在管径对于传热系数的影响方面,通过对不同管径换热特性的横向对比,发现在一定工况下传热系数随着管径的减小有所上升。此外本文还对R290已有的部分关联式进行了适配性验证。     

真空度对膜法溶解氧解吸过程传质性能的影响

采用中空纤维膜组件对水中溶解氧脱除进行了实验研究,测定了不同操作条件下溶解氧浓度随时间的变化关系,重点考察了真空度对中空纤维膜组件传质系数的影响,并获得了传质准数关联式.研究结果表明,系统真空度对水中溶解氧的传递过程有重要影响,且真空度越高,溶解氧脱除效果越明显,传质系数越大,并进一步影响传质准数关联式.     

Mass transfer correlation of NH3–H2O bubble absorption

The objectives of this paper are to study the effect of key parameters on absorption performance and to develop an experimental correlation of mass transfer coefficient for ammonia–water bubble absorption. The orifice diameter, liquid concentration and vapor velocity are considered as the key parameters. This study successfully visualized the bubble behavior and measured the volumetric diameter of bubbles during the bubble absorption process. The bubble absorption is grouped into two processes, bubble growth (process I) and bubble disappearance (process II), respectively. The following conclusions were drawn from the present study. A new experimental correlation for the volumetric bubble diameter was proposed with ±15% error band, which could be applied to calculate the mass transfer coefficient. The mass transfer coefficient increased with a decrease of the liquid concentration. In process II, the mass transfer coefficient increased with an increase of the Galileo number. Finally, experimental correlations of mass transfer coefficient were developed for processes I and II with ±18% error bands.