太阳能自动跟踪膜蒸馏系统实验研究

搭建设计了太阳能自动跟踪膜蒸馏系统,自制配比苦咸水,在不同膜蒸馏方式下观测膜蒸馏对离子的截留效果,研究了流体温度、流量、真空度以及并联膜组件对真空膜蒸馏过程性能的影响.其次,在不同跟踪方式下对集热器换热性能进行测试,并研究了太阳辐照量对光伏组件的影响.最后,对系统性能随太阳辐照度的变化进行了测试分析.结果表明,膜蒸馏截留率均保持在97%以上;膜通量随温度、真空度的增大而增大,流量对膜通量影响较小;并联膜组件产水量是单支膜组件产水量的2倍.真空集热器与保温水箱的最佳循环流量200 L/h;自动跟踪方式集热量较大;光伏组件的输出功率与太阳辐照度成正比.采用真空式膜蒸馏在自动跟踪方式下,当太阳能集热器面积为1.82 m²,光伏板面积为6.5 m²时,最大膜通量为7.70 kg/(m²·h),膜蒸馏产水量最大为462.27 g/h.     

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.     

PVDF螺旋卷式膜组件制备及真空膜蒸馏性能研究

真空膜蒸馏工艺作为一种具有良好应用前景的膜蒸馏操作方式得到了广泛的研究.当前常用于真空膜蒸馏研究的膜组件包括平板式、管式和中空纤维式.尝试制备了一种用于真空膜蒸馏的螺旋卷式膜组件,通过试验对自制组件的性能进行了研究,证实了卷式膜组件真空膜蒸馏操作的可行性.在真空度为-0.092 MPa,温度为67.7℃的操作条件下,得到了10.43 kg/(m2·h)的通量.通过试验比较了所制备卷式膜的通量与膜材料本底通量的差别,并对所存在的问题进行了分析.     

真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统设计与实验

为探索真空膜蒸馏纤维膜组件在干燥领域的新型利用方式,本文针对种子等热敏性物料,设计并搭建了真空膜蒸馏-过热蒸汽干燥系统,分析了系统蒸汽流量和热效率的变化规律,在此基础上选取朝天椒辣椒籽作为典型热敏性物料进行干燥品质的实验研究,探索新型干燥工艺的使用场景.研究结果表明:新型干燥系统传热传质性能与真空膜组件相近,随进料温度...     

膜蒸馏技术在溶液蓄能中的应用

本文以太阳能热利用和蓄能技术为研究背景,提出了一种基于膜蒸馏的太阳能溶液蓄能模式。采用疏水性聚偏氟乙烯中空纤维膜为膜蒸馏材料,基于膜蒸馏常温操作、小温差大传热面积的特点,利用膜材料微观上的高比表面积和单位体积的高接触面积为载体,选取50%溴化锂溶液为工质,以减压膜蒸馏的方式进行溶液浓缩和潜能存储,浓缩后的溶液可作为吸收式热力系统的工质。为此,针对50%的溴化锂溶液进行了减压膜蒸馏实验,对不同溶液温度、溶液流量在不同真空度下进行减压膜蒸馏实验,得到了3组实验数据。根据实验结果,对膜蒸馏式溶液蓄能系统进行分析,结果表明:蓄能密度可以达到245 kJ/kg,单位面积的膜组件可以产生0.27~0.40 kW的蓄能量,膜蒸馏式溶液蓄能为太阳能利用、吸收式热力系统和蓄能技术提供了一种新的应用方法和途径。     

用缠绕式膜组件强化传递过程的研究

用中空纤维膜实验研究了缠绕式膜组件对膜分离传递过程的促进作用,并从理论上分析了缠绕式膜组件对膜两侧对流传递过程的影响,膜蒸馏实验结果表明,相对于普通的中空纤维膜组件,这种膜组件可提高渗透通量50％以上。     

PVDF疏水中空纤维膜与组件对真空膜蒸馏性能的影响

利用高孔隙率的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维疏水膜进行真空膜蒸馏(VMD)脱盐实验.在真空度0.095MPa,盐水温度60℃,流速1.5kg/min的条件下,着重研究了中空纤维膜内径、壁厚,组件长度、装填纤维数目等结构参数对VMD性能的影响.结果表明:组件长度或装填纤维数目增加,组件产水通量明显降低而总产水通量明显提高;中空纤维膜内径对VMD产水通量影响较小,而膜壁厚增加使通量明显降低;用内径1.0mm壁厚0.1mm的膜制成的长度21cm装填纤维50根的膜组件,产水通量达到21.8kg/(m2·h).VMD过程产水的电导率保持在4μS/cm以内,脱盐率达99.99%,受膜、组件结构及操作条件影响很小.     

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.     

PVDF中空纤维膜组件特性参数对淡化浓盐水VMD性能的影响

研究聚偏氟乙烯中空纤维膜组件性能参数(高径比、装填封率)对淡化浓盐水真空膜蒸馏(VMD)性能的影响,获得适用于淡化浓盐水VMD过程膜组件制备的优化参数.小试实验研究了膜组件高径比为分别为25∶2、15∶1、35∶2、20∶1、45∶2及装填封率分别为1%、5%、10%条件下的淡化浓盐水真空膜蒸馏性能.在真空膜蒸馏中试试验中,研究膜组件高径比分别为10∶3、70∶9、10∶1,装填封率分别为7.11%、9.48%、14.22%条件下的膜蒸馏性能.结果表明,在同等条件下高径比或装填封率越小时,膜蒸馏的渗透通量越大.淡化浓盐水VMD过程产品水脱盐率均在99.9%以上.     

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.     

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．     

膜蒸馏法浓缩乙二醛水溶液

对膜蒸馏法浓缩乙二醛水溶液的可行性及工艺过程特性进行了研究．根据传热传质机理对实验结果进行了分析和讨论．乙二醛水溶液对聚四氟乙烯膜的疏水性没有影响；质量分数40％的乙二醛水溶液膜通量为同实验条件下纯水料液膜通量的64％．导致乙二醛水溶液膜通量下降的主要原因是料液黏度增大和蒸汽压下降．     

Application of vacuum membrane distillation to lithium bromide absorption refrigeration system

Conventional generator in lithium bromide absorption refrigeration system is too bulky and heavy to be fitted into small scale device, and the temperature of the driving heater in the generator seems much higher than low grade energy such as regenerative energy or waste heat energy. In this paper, desorption of aqueous lithium bromide solution by vacuum membrane distillation process was presented. Hollow fiber membrane module made by polyvinylidene fluoride was used as desorption device of aqueous lithium bromide solution. Influencing factors of feed flux, feed temperature in lumen side and vacuum pressure in shell side were tested and analyzed with orthogonal test. The results showed that permeation flux of water vapor increased with the feed temperature increasing and the feed flux increasing in lumen side, and the permeation flux also went up along with absolute pressure drop in shell side. Feasibility and potential application analysis shows that the temperature of the driving heat was low and the volume and weight of the desorption device was light. In this study, vacuum membrane distillation to the lithium bromide absorption refrigeration system has proved to be an efficient and cheap desorption mode.     

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．     

用于膜蒸馏苦咸水淡化的PTFE疏水膜实验研究

利用目前国内生产的PTFE疏水膜,以自来水、盐水溶液作工质进行了多层并接气隙式膜蒸馏实验,比较了几种膜的分离性能,研究了料液温度、料液流量、浓度对膜渗透通量的影响,各种膜的通量稳定性及污染情况.实验结果表明:4#膜在长期自来水、盐水实验中通量、电导率都较稳定,特别是在后期实验中,通量最大;而孔径大、涂层薄的1#膜在前期实验中通量较大,而随运行时间增长,通量有所下降,特别是盐水实验中,截留率低,电导率高,因此不适合淡化苦咸水用,综合来看4#膜性能较好.实验后各种膜表面的污染情况较严重,都有黄色沉积物.     

渗透膜蒸馏对液/液膜吸收过程的影响

在使用液／液膜吸收技术脱除废水中挥发性污染物的过程中发现，在挥发性污染物被脱除出废水的同时，大量(纯)水也由废水向吸收液迁移，导致了吸收液体积的迅速膨胀．这一现象说明，在液／液膜吸收过程中存在有伴生的渗透膜蒸馏过程．文章探讨了伴生渗透膜蒸馏的产生机理，渗透通量与吸收液浓度的关系，以及对液／液膜吸收过程的产品浓缩、系统操作和传质速率的影响等方面的问题．     

内部热能回收式多效膜蒸馏用于海水淡化及浓盐水深度浓缩

利用自制的具有高效内部热量回收功能的多效膜蒸馏组件对不同浓度的氯化钠水溶液进行浓缩研究.考察进料温度、浓度、流速对膜通量、造水比和脱盐率的影响.实验结果表明,料液加热温度T3升高时膜通量和造水比随之明显增加,而脱盐率保持不变;料液流速增加使膜通量增加,而造水比随之降低,脱盐率几乎不受影响;随着料液浓度的增加,膜的通量和造水比逐渐降低,脱盐率略微减小但影响很小.当料液中氯化钠浓度较低时,该过程的最大膜通量为6.8L/(m2·h),造水比为12.5;当料液中氯化钠浓度大于15％时,膜通量为5.2 L/(m2·h),造水比为6.2,脱盐率可达99.99％.实验结果表明,多效膜蒸馏技术可有效应用于海水淡化及常规海水淡化过程,例如反渗透和多效蒸发过程所副产浓盐水的深度浓缩和淡水生产.     

Production of calcium nitrate crystals via membrane distillation crystallization using polyvinylidene fluoride/sorbitan trioleate membranes

As an alternative to the energy-intensive evaporation-crystallization method, membrane distillation crystallization (MDC) was applied for the first time to obtain calcium nitrate crystals from its aqueous solution. Calcium nitrate solution was obtained through the reaction between calcium carbonate and nitric acid, and then it was concentrated in the membrane distillation (MD) process and further crystallized. The MD step was conducted using hydrophobic polyvinylidene fluoride (PVDF)/sorbitan trioleate (Span 85) membranes. Span 85 was incorporated into the membrane structure in various concentrations to improve the hydrophobicity of membranes, and the resultant membranes were characterized via different methods. In addition, the resultant calcium nitrate crystals were characterized by X-ray fluorescence (XRF) spectroscopy. The MDC results showed that the optimum amount of Span 85 in the polymeric solution was 4%, which led to the formation of a membrane with higher porosity (67.2%) and water contact angle (95.7°) compared to the neat PVDF membrane. The mentioned membrane exhibited the highest water flux in the MD process compared to the other membranes, and also it produced the highest amount of crystals due to its remarkably better performance in the MD step in terms of feed concentration.     

空气隙膜蒸馏机理分析及数学建模

分析了以纯水为工质的空气隙膜蒸馏传质传热过程,提出了间隙冷凝问题,建立了膜通量理论计算模型,并进行数学求解,以实验为基础,验证了模型的正确性.