基于计算流体力学的隔网几何特性对膜渠道液流传质的影响

在螺旋缠绕卷式膜(SWM)模块中,隔网在创建流道、促进流体混合和增强传质方面起着关键作用。然而,隔网也会导致膜渠道压力下降和局部停滞区的增加,进而影响液流传质。采用计算流体力学(CFD)技术,结合ANSYS Fluent软件建立三维CFD隔网模型;利用模型考察网丝间距、网丝夹角及网丝直径对膜组件流道内流体速度、单位压降和壁面剪切应力的影响。结果表明:在网丝间距L=2.1 mm时,膜渠道具有更均匀分布的平均流速峰值,使得流动死区较少,同时单位压降相对较低;在网丝夹角θ=90°时,网丝对流道的扰动最强,更有利于削弱浓差极化现象和缓解膜污染,同时壁面的剪切应力相对较大;在网丝厚度d=0.7 mm时,具有更高的平均流速峰值,有利于削弱浓差极化现象,此时单位压降和壁面剪切应力分布适中。研究结果对增强膜渠道液流传质及优化膜组件隔网性能具有重要的指导意义。