Dean涡的微粒分离原理在污水2级处理中的应用

将弯道层流流动形成的Dean涡产生的微粒分离原理运用于污水的2级处理,通过研发水动力分离处理装置,采用投加适量絮凝剂后的某河水进行实验,研究在流道中不同体积流量和絮凝剂含量下装置的分离效果。结果表明：当进水粒径在94.55~161.4μm时,分离效果最好;当体积流量小于600 m L/min时,体积流量越大则分离效果越高,而体积流量大于600 m L/min后,分离效果基本不变;在体积流量为600 m L/min时对浊度的去除率在90%以上,对TP和SS去除率分别在85%和50%以上,经装置分离后的清水的浊度大致为1 NTU;在体积流量为600 m L/min时,絮凝剂Fe Cl3的适宜投加质量浓度为21 mg/L。

中空纤维膜渗透汽化过程中Dean涡强化传质的CFD模拟

建立了一个三维的弯管式中空纤维膜渗透汽化传质CFD模型,研究Dean涡对渗透汽化过程传质的影响,描述了膜内侧的浓度和速率变化情况,该模型与Leveque传质关联式具有良好的一致性。研究结果显示:弯管膜中Dean涡的存在能降低边界层传质阻力,总传质系数比直管膜提高了4倍;在不同的入口速率和浓度条件下,弯管膜内侧的壁面剪应力均大于直管膜。在膜阻力远小于边界层阻力的情况下,入口速率0.275 m·s^(-1),水浓度10%(质量)时,弯管膜的渗透通量为12636 g·m^(-2)·h^(-1),是直管膜的5倍。可见,弯管式中空纤维膜在渗透汽化过程中具有显著的强化传质效果。

基于Dean涡效应的弯管冲蚀机理分析

冲刷腐蚀是船舶管路损伤失效的重要原因,而管道内介质的流动速度是影响冲刷腐蚀速率的关键因素。基于数值模拟方法,对90°弯管不同位置的液相介质速度分量进行了计算与分析,发现管道冲刷腐蚀速率并非由介质流动合速度决定,而是由与管道轴向垂直的横截面内的速度分量(Dean涡强度)决定。横截面内的Dean涡强度越大,介质与壁面金属基材之间的传质过程越快,越容易导致管道冲刷腐蚀加速。

在中空纤维膜中Dean涡降低浓差极化的试验研究

膜污染与浓差极化是不同的概念,两者是相互关联、相互影响的,浓差极化使膜表面被截留组分浓度提高,从而加速了膜污染过程的,而膜污染使部分膜孔堵塞,又会促使局部浓差极化的加剧.因而,膜污染与浓差极化成因果关系,浓差极化是导致膜渗流量下降和分离效率降低的原因.在中空纤维膜中,Dean涡这种不稳定流能有效地将膜靠近膜壁的浓差极化现象大大消除.通过设计一组试验,证明了浓差极化的危害性和Dean涡能较大程度的降低浓差极化.从能耗的观点上说,试验结果表明,有Dean涡存在的编织型中空纤维膜,其能耗低于直线型,其渗透流量和回收率高.图12.参19.

中空纤维膜脱氧过程中Dean涡强化传质研究（英文）

目的:在螺旋中空纤维膜脱氧过程中引入了Dean涡,与线型中空纤维膜脱氧过程相比传质速率显著提升。本文旨在建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,探讨管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对Dean涡强化传质效果的影响,并优化螺旋中空纤维膜脱氧过程操作参数。创新点:1.建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型;2.该传质模型可以应用于任何螺旋中空纤维膜气-液过程的传质行为描述。方法:1.实验研究管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对Dean涡强化传质效果的影响,并与线型中空纤维膜传质进行对比。2.利用螺旋坐标系下的质量连续性方程以及Dean涡的摄动解描述管程溶质的传质行为;利用改进的尘气模型描述膜孔道内多组份气体的扩散行为;耦合建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,并与实验结果进行比较。3.模拟脱氧过程的氧、氮、水三种组分的浓度分布,优化螺旋中空纤维膜脱氧过程的膜结构参数和操作参数。结论:1.实验和模拟结果均证实Dean涡可以有效提升脱氧传质速率,最大传质增强因子为2.2。2. Dean涡主要受到管程雷诺数和中空纤维膜曲率的影响;当管程雷诺数较大时,中空纤维膜即使存在很小的曲率,传质的速率也有显著的提升。

编织型中空纤维膜污染与浓差极化的试验研究

导致膜污染和浓差极化的主要因素有:悬浮液浓度、颗粒粒径、颗粒表面性质、膜材料以及膜表面的流态等。设计的一组试验证明了上述因素导致膜污染与浓差极化对膜处理的危害性;同时也证明了在中空纤维膜中,Dean涡这种不稳定流能较大程度地降低膜污染与浓差极化,降低的程度取决于Dean涡的优化参数。

电磁力诱导二次流对微流体混合效果影响的研究

设计了一种微流道中液体混合的方法,基于电磁力的作用,诱导微流道中二次流动发生,从而产生Dean涡,使流道中流体出现往复运动及流体界面的弯曲延伸,使不同流体的接触面积大大地增加,从而提高混合效率.对3种结构的工况进行了比较.建立了微流道混合系统的理论模型并进行了数值模拟,对流体混合过程进行了分析并对混合效率进行了评价.进行了验证性的试验研究,对模拟结果与试验结果进行了比较,结果相吻合.

在中空纤维膜中利用二次流降低膜污染的优化设计参数

从二次流的角度对中空纤维膜进行了降低膜污染的理论和试验设计 ,为该研究方向指出了主要试验条件和内容。

弯曲微槽道内流场的PIV测量和数值模拟

利用micro-PIV和CFD数值模拟研究水力直径为220μm正方形截面弯曲微槽道中的流动特性。实验中利用micro-PIV测量了槽道中5个不同深度流场,雷诺数为Re=42,91和239。实验测量和数值模拟相吻合,弯曲的微槽道不同截面处存在由二次流诱发的Dean涡,并随Dean数的增加,涡结构更加复杂;Dean涡对截面内两种液体接触面会产生影响,所以可以通过利用Dean涡的发展加强微管道中的混合。