两种入水角对卷式膜组件内部流动和流场的影响

本文采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对卷式膜组件内部的流场进行了3D模拟,讨论了两种入水角对速度、壁面剪切应力、压降等的影响。当入水角为0°时速度、壁面剪切应力和压降都与45°时存在明显差异,入水角为0°时流动受到的阻碍更强,流动速度关于膜组件中心截面对称,而入水角45°则关于膜组件中心截面反向对称。0°入水角时压降呈阶梯状下降,流经隔网时下降更剧烈,而45°入水角时压降呈线性平缓下降。因此,45°入水角在高剪切力冲刷膜面,减少浓差极化,预防潜在的膜污染,以及稳定膜滤压力、降低操作能耗等方面均优于0°入水角,可供工业设计与工艺优化参考。

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.

卷式膜分离技术的应用研究进展

综述了卷式膜分离技术的研究方法、应用领域,介绍了近年来工业上较为成功的应用案例。目前,卷式膜分离技术主要采用实验方法、模拟方法以及实验与模拟相结合的方法进行研究,广泛应用于污水处理领域、海水淡化领域、食品加工领域、生物医药领域以及石油化工领域等。工业上已有许多采用卷式膜分离技术的的工程获得成功,并取得了显著的经济效益。

卷式膜组器模拟结构设计的研究进展

利用计算流体力学技术模拟和分析了卷式膜组器中的隔网结构对流体流动的影响并对优化设计提出了一些建议.基于周期性边界条件在平板隔网中划分了一定类型的可重复单元作为计算模型并进行了计算.膜壁上的剪切力、压降和特征面上的流速分布这三方面的因素被用来衡量不同模型的计算结果,并由此分析,比较了模型的优劣.分析研究了现有隔网丝配制中流体流速、流道膨胀和上下层丝相对尺寸对流体流动的影响.此外,还基于该分析的结果对粗丝占满流道的模型进行了模拟改进并提出相应的优化建议.

卷式膜组器结构设计研究

利用计算流体力学技术模拟和分析了卷式膜组器中的隔网结构对流体流动的影响,并对优化设计提出了一些建议。基于周期性边界条件在平板隔网中划分了一定类型的可重复单元作为计算模型并进行了计算。膜壁上的剪切力、压降和特征面上的流速分布这三方面的因素被用来衡量不同模型的计算结果,并由此分析比较了模型的优劣。

卷式膜富氧器在医学临床上的应用考评

富氧器作为对慢性低氧血症的长期氧疗的供氧源,具有体积小、操作简单、使用方便、安全和经济等特点。本文对中国科学院大连化物所、兰州化物所研制的卷式膜富氧器临床应用的可行性、供氧方式、经济性等进行了考评,认为具有推广使用价值。

螺旋卷式膜组件性能分析优化研究进展

膜分离过程可用于包括水处理和气体分离在内的诸多领域,而膜分离过程的实际工业应用需要将分离膜组装为膜组件.螺旋卷式膜组件因其高装填密度和高分离效率,已经得到了广泛应用,如何进一步提高螺旋卷式膜组件的性能成为了人们关注的焦点.目前已有建立理论模型、实验研究、数值模拟计算等一系列方法对膜组件性能进行分析优化.本文总结了螺旋卷式膜组件性能分析优化的相关研究进展,并对螺旋卷式膜组件未来应用前景进行展望.

应用CFD优化螺旋卷式膜组件流道结构

为探究螺旋卷式膜组件流道结构对流体流动和膜组件分离性能的影响,在对螺旋卷式膜组件中流体流动分离过程进行分析后,对膜组件内含有隔网的流道进行简化建模,利用计算流体力学(CFD)方法对流体在流道中的流动分离情况进行三维模拟计算.以隔网编织方式为变量,考察不同隔网编织方式下流体的流动状态和二氧化碳分离传质效果以确定较优的隔网编织方式.结果表明,隔网编织方式通过影响膜组件流道结构进而改变流体流动形态、剪应力分布、速度分布和压力分布.采用部分编织型隔网时,流体流动压降约为60 Pa/m,二氧化碳分离效率为90%左右,可以同时实现膜组件较优的分离性能和较低的流动压降.

基于有限体积法的卷式膜组件流道内多场模拟研究

采用有限体积法(FVM)对卷式膜组件流道中流场与浓度场进行多场模拟研究,分析了3种不同导流网丝之间夹角(60°、90°与120°)下卷式膜组件流道内速度、压力以及膜面剪切应力分布.模拟结果表明,随着导流网丝之间夹角逐渐增大,流道内流体流速增加,膜面附近浓差极化减弱.当导流网丝之间夹角从60°增加到90°时,膜面壁面剪切应力增加12%,流道内沿程压降增加10%;从90°增加到120°时,膜面壁面剪切应力增加14%,流道内沿程压降增加15%.因此,在能量损失允许的范围内,适当增加导流网丝之间夹角利于缓解膜面附近浓差极化.

卷式膜组器平行流道中横向网丝间距对流体流动的影响

在卷式膜组器平行流道中,利用计算流体力学(CFD)方法研究了横向网丝间距对流体流动的影响.在横向网丝间距依次为1.333mm、2mm、4mm的3种平行流道中,分别考察了流体的速度和压力分布,并且分析了膜通量与压降之间的关系.模拟结果表明:平行流道中横向网丝间距对流体流动有着重要的影响,横向网丝间距为2mm的流道是较好的流道,因为它能够较好地平衡膜通量与压降之间的关系.

聚乙烯/聚酰胺复合纳滤膜的卷式膜元件结构优化及理论分析

新型聚乙烯/聚酰胺复合纳滤膜(PENF)具有特殊的抗污染机理和性能,且由于膜的超薄特性及运行过程中易变形的特点,导致其卷膜参数与常规聚砜无纺布基纳滤膜存在一定的差异.针对PENF膜特性,通过理论计算和实验验证相校核的方法,优化卷式膜元件给水隔网、产水隔网和卷膜页数,分析PENF膜变形量及膜页数对给水和产水流道水力学特性及元件产水量的影响.结果表明,实验与理论计算具有较好的匹配度.在恒定膜面流速条件下,各型号压力损失大小依次为3409>2016>3112>1332>2809.PENF变形量占据产水流道截面积的20%~30%左右.以最大装填率和最大产水量为优化目标,PENF 3种型号膜元件最佳卷膜页数为:1812元件8页、2512元件15页、3013元件22页.与传统卷式膜元件相比装填率提高34%~98%,产水量增大52%~160%.

新型卷式膜组件的静态混合隔网研制及其强化传质研究

通过借鉴静态混合器的原理,结合传统隔网的特性,提出了一种应用于卷式膜组件的新型静态混合隔网;利用计算流体力学(CFD)对静态混合型隔网膜组件分离葡聚糖溶液过程的流场结构进行了初步的模拟分析.同时,对静态混合型隔网膜组件分离葡聚糖溶液过程中的压降进行CFD模拟和实验测量,验证了模拟的有效性;此外,还对静态混合隔网膜组件的膜分离性能进行了研究分析.结果表明,新型静态混合隔网使膜表面附近和流道中心的流体相互迁移混合,增加了传质性能,降低了浓差极化,提高了能量利用率.在同等传质系数情况下,其比传统隔网膜组件膜分离过程中测量的能耗降低50%以上.

一种改进的卷式膜隔网通道压降预测模型

为获得一种既具有一定物理意义又使用方便的卷式膜隔网通道压降评价方法,通过计算流体力学(CFD)模拟,在考察不同隔网结构参数对通道阻力影响规律的基础上,建立一种改进的卷式膜隔网通道压降预测模型。研究结果表明,该改进模型能够反映网丝间距、直径、夹角和孔隙率等结构参数对通道阻力特性的影响,合理预测多种隔网结构下的通道压降,与详细CFD模拟结果相关性系数为0.97。

缠绕卷式膜曝气生物膜反应器工艺特性及农村污水处理应用实践

针对中国农村污水水量、水质、收集、输送、处理和排放特点,以及构造简单、维护方便、低碳节能、尾水回用等需求侧要求,介绍近年来应用的新型缠绕卷式膜曝气生物膜反应器(MABR)。从膜材质、膜结构、膜组件、传氧等方面,分析传氧效率、设备充氧动力效率等参数;从生物膜形态、泥膜组成形态、微生物载量特点、膜组件水力流态、组合工艺构成等方面,论述其复合“双泥”、高效脱氮除磷等优良工艺性能。结合工程实例,介绍该工艺在分散式农村污水处理中的可靠、高效、低维保应用和达标尾水资源化利用情况,以及农村废弃物协同低碳处理和资源化利用的实际需求。结合分散式农村污水处理装置低产泥需求,提出MABR耦合污泥减量菌实现源头污泥减量组合新工艺构想。基于该工艺超低能耗的运行特点,提出分类后污水生物质与农村其他可再生能源协同发电,并就地供应污水处理用电的建议,以期更好落实生物质分类处置,实现“无废乡村”愿景。

一种全自动工业卷式膜芯生产工艺

文章通过对比国内外几家大型卷式膜组件制造厂家的卷膜生产工艺,分析了当前国内卷膜生产工艺发展状况,针对国内目前卷式膜组件生产线自动化程度不高的问题,研究和实现了一条全自动卷式膜芯生产线。

卷式膜元件生产工艺卡的编制

卷式膜元件的生产主要包括制膜和卷膜两部分,每部分又包含若干个工艺过程,每个工艺过程包含若干个工序,而工艺卡用以指导工艺过程完成一个中间产品的生产。本文重点介绍了卷式膜元件生产工艺卡的编制,并通过工艺卡实例说明卷式膜元件生产工艺卡的格式及填写。

卷式扩散渗析膜法回收H_2SO_4/FeSO_4体系中的H_2SO_4

自制的卷式扩散渗析膜组件用于模拟钛白废酸液(H2SO4/FeSO4体系)的回收处理,考察了废液中酸和盐的浓度、流速、流速比、时间等因素对酸回收率和铁离子截留率的影响。结果表明,卷式扩散渗析膜组件是回收钛白废酸液的有效设备,处理能力为4.84 mL/(min.m2)、流速比为1时,酸的回收率可以达到80%,Fe的截留率控制在90%以上,回收酸浓度可达原酸浓度的70%,相同处理效果下,其处理量大于小型板框式扩散渗析器。

聚丙烯腈卷式超滤膜组件的污染及其清洗方法

以牛奶为料液 ,用聚丙烯腈卷式起滤膜组件进行了污染规律和清洗方法的研究 .实验结果表明 :负压抽洗的效果比低压高流速和反冲洗效果好 ;采用物理方法和化学方法结合 ,可明显提高清洗效果 .

新型卷式气隙式膜蒸馏组件制备及脱盐过程

气隙式膜蒸馏具有热效率高和技术适应性强等优势,但其特有的气隙层也会使得传质阻力增加,导致过程膜通量较低.真空膜蒸馏则由于渗透侧为负压环境而具有较大的膜通量.结合聚四氟乙烯(PTFE)平板膜和改性后的聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维换热管的性能特点设计出一种新型卷式气隙式膜蒸馏(SW-AGMD)组件,并在料液的渗透侧引入负压环境,以质量分数3.5%,的氯化钠溶液为研究对象,系统考察了膜组件参数和实验操作条件对膜组件脱盐产水性能的影响.实验结果表明:提高膜孔径可有效提高膜通量和造水比;组件有效长度增加,膜通量减小而造水比增加;进料流量、热料液和冷料液进料温度的改变对组件膜通量和造水比的影响显著;渗透侧真空度在一定范围(0~0.04,MPa)内升高,膜通量和造水比均随之增大,超过这一范围后,继续增大真空度,膜通量仍增大,造水比则出现下降趋势.实验过程中产水电导率始终保持在30,μs/cm以下,得到的最大膜通量和造水比分别为16.38,kg/(m^2·h)和3.22,远高于同类型的其他气隙式膜组件.

超声波在线监测卷式反渗透膜污染及清洗

应用超声时域反射法和信号拟合及量化模型在线监测卷式反渗透膜元件污染及清洗过程.实验采用三个2.25MHz高频聚焦探头和商业卷式反渗透膜组件,污染液为1.0g/L硫酸钙.清洗阶段包括纯水冲洗、浸洗与酸洗三部分.结果表明,超声信号能够穿透组件外壳而进入多层膜结构.观察发现随膜表面污染物沉积而超声信号发生系列有序变化.此外,随膜表面污染物沉积、结构变化以及污染层形成,声强不断减小至最低,后期趋于稳定.研究还发现,沿进料液流动方向,信号变化诱导期趋于变短,而且,污染物优先靠近出口处沉积;越靠近料液出口,信号变化幅度越大,污染越严重.这是由于沿轴向不断加剧的浓差极化所致.在清洗阶段,随着膜通量恢复超声信号变化表现出一致性.