两种入水角对卷式膜组件内部流动和流场的影响  

Investigation of Effects of Two Inlet Angels on Flow in Spiral-wound Membrane Module

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作  者:孙思昌 范茏 刘峤 王青[1] 徐农 董强[1] Sun Sichang;Fan Long;Liu Qiao;Wang Qing;Xu Nong;Dong Qiang

机构地区:[1]合肥学院能源材料与化工学院,合肥230601

出  处:《滁州学院学报》2023年第5期16-21,29,共7页Journal of Chuzhou University

基  金:安徽省重点研究和开发计划项目“面向低碳流程再造的PVA混合基质膜制备关键技术与装备核心膜组件的研发”(2022a05020041);安徽省教育厅重点项目“面向CO_(2)高效分离超薄碳化硅膜的构筑与微结构调控机制研究”(KJ2021A1015)。

摘  要: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。Computational Fluid Dynamics(CFD)method is used to simulate the flow inside the spiral-wound membrane module.The influences of the inlet angle on velocity,wall shear stress and pressure drop are discussed.The velocity,wall shear stress,and pressure drop with inlet angle of 0°are significantly different from those of 45°.When the inlet angle is 0°,the obstruction to the flow is stronger.The velocity is symmetric about the middle plane of the module,while it is opposite symmetric about the middle plane with the inlet angle of 45°.With inlet angle of 0°,the pressure drop decreases step wisely,with significant decrease across the spacer.With inlet angle of 45°,the pressure dropped linearly.The 45°inlet angle is superior to the 0°inlet angle in alleviating concentration polarization,stabilizing filtration pressure,reducing potential membrane fouling and energy consumption.These results provide reference for industrial design and process optimization.

关 键 词:计算流体力学 卷式膜组件 入水角度 优化比较 

分 类 号:TQ028.8[化学工程] O358[理学—流体力学]

 

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