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.

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.

空气隙膜蒸馏系统热容腔膜面处流场的数值模拟

空气隙式膜蒸馏旋转切向入流利用出水口流体的切向流动对膜面进行冲刷,且不同的结构参数δ、β可加大靠近膜面流体的湍流强度,从而降低靠近膜面的边界层厚度即降低靠近膜面的浓度极化和温度极化现象,进而增大膜通量.利用Fluent软件可以模拟靠近膜面流体的流场、温度场、压力场等流体的流动情况.通过对比几组结构中靠近膜面流场的情况,可以推断出不同的β,δ以改变靠近膜面的浓度极化和温差极化现象.从而得到热容腔的最优结构.

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.

Effect of Nozzle Inlet Shape on Annular Swirling Flow with Non-Equilibrium Condensation

Recently,by combining a swirl flow with non-equilibrium condensation phenomena of condensate gas generated in a supersonic flow,a separating and extracting techniques of condensate gas have been developed.This technique can reduce the size of the device and don't use chemicals.In the present study,by using a non-equilibrium condensation phenomenon of moist air occurred in the supersonic flow in the annular nozzle composed of an inher body and an outer nozzle with a swirl,the possibility of separation of the condensable gas and the effect of shape of nozzle inlet on the flow field were examined numerically.