无机膜过滤特性的实验研究和数值模拟

论文题目: 无机膜过滤特性的实验研究和数值模拟

论文类型: 硕士论文

论文专业: 化工过程机械

作者: 吴章平

导师: 李桂水

关键词: 无机膜,渗透通量,粒度,阻力,数值模拟

文献来源: 天津科技大学

发表年度: 2005

论文摘要: 本文以自来水和菠萝汁为实验物料,将膜技术和动态过滤技术相结合,通过实验研究了无机Ni膜的渗透通量、分离效率和通量衰减系数等特性,对无机Ni膜在动态过滤条件下澄清菠萝汁进行了初步的探索。分析了操作压力、叶轮转速等参数对膜的渗透通量和膜滤阻力的影响,并对自来水和菠萝汁过滤前后的粒度分布进行了分析,测定了过滤过程中的各部分阻力分布情况,通过对膜滤过程机理的分析,采用因次分析法推导了污染层阻力准数关联式。实验结果表明渗透通量是随时间衰减的,且基本可分为初始阶段和稳定阶段,渗透通量在初始阶段下降很快,在稳定阶段也有缓慢的下降。在其它操作参数不变的情况下,增大叶轮转速和操作压力都能提高渗透通量,在膜滤过程中,沉积层阻力占的比例最大,膜孔堵塞层阻力和膜增加的阻力也都占有较大的比例,纯膜阻力在总阻力中也占有一定的比例,在计算中纯膜阻力不可忽略。将问题转化为3D问题,根据Fluent软件中的层流模型以及附加的多孔介质模型对无机Ni膜的过滤特性进行了数值模拟,模拟结果表明,膜滤初始阶段渗透通量值与模拟结果吻合较好,稳定阶段的渗透通量值与模拟值偏差较大,这是因为在模拟过程中忽略膜的污染。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

主要符号表

1 前言

2 文献综述

2.1 膜分离技术的研究状况

2.1.1 膜分离技术的发展概况

2.1.2 无机膜的研究概况

2.1.3 膜污染及控制方法的研究

2.1.4 膜技术用于果汁澄清过程

2.2 微滤技术的研究状况

2.2.1 微滤技术的发展概况

2.2.2 微滤膜的截留机理

2.3 旋叶压滤机的研究状况

3 膜滤阻力分析

3.1 膜微滤机理

3.1.1 传统滤饼过滤机理

3.1.2 浓差极化机理

3.1.3 微孔过滤机理

3.2 膜滤阻力分析

3.2.1 纯膜阻力

3.2.2 污染层阻力

4 实验设计

4.1 实验设备及流程

4.1.1 旋叶压滤机的介绍

4.1.2 实验装置及流程图

4.2 实验物料及过滤介质

4.3 实验内容

4.3.1 实验数据的测定

4.3.2 实验步骤

4.4 膜滤阻力的测定

4.4.1 纯膜阻力测定

4.4.2 其它各项阻力测定

5 实验结果及分析

5.1 渗透通量及其衰减的研究

5.1.1 渗透通量随时间衰减情况

5.1.2 叶轮转速对渗透通量的影响

5.1.3 操作压力对渗透通量的影响

5.1.4 浓度对渗透通量的影响

5.1.5 温度对渗透通量的影响

5.1.6 PH值和离子强度对渗透通量的影响

5.2 操作参数对过滤阻力的影响

5.2.1 过滤总阻力随时间的变化

5.2.2 叶轮转速对过滤阻力的影响

5.2.3 操作压力对过滤阻力的影响

5.2.4 浓度对过滤阻力的影响

5.3 污染层阻力准数关联式

5.4 通量衰减系数

5.5 膜的分离效率及粒度分析

6 数值模拟

6.1 数值模拟方法与 CFD软件

6.1.1 数值模拟的基本方法

6.1.2 CFD软件介绍

6.2 数值模拟

6.2.1 模型方程的选择

6.2.2 gambit中物理模型的建立

6.2.3 fluent软件中的设置

6.3 模拟值和实验值的比较分析

7 结论

8 致谢

9 参考文献

附录

发布时间: 2007-01-10

参考文献

[1].膨体聚四氟乙烯（ePTFE）覆膜滤料过滤性能的研究[D]. 王庚.北京化工大学2005
[2].改性处理对玻纤/ePTFE覆膜滤料热压复合性能的影响[D]. 陈亏.东华大学2011
[3].环境湿度对PTFE覆膜滤料过滤性能影响研究[D]. 袁学玲.北京化工大学2015

无机膜过滤特性的实验研究和数值模拟

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