水体充氧技术及其在水产品活体运输中的应用研究

论文摘要

中空纤维膜无泡供氧是指液相内无肉眼可见气泡的供氧方式,其传氧模式是将加压空气或纯氧连续通入中空纤维膜的管腔内,水在管外流动,在膜两侧氧分压差的推动下,管腔内的氧透过膜壁上的微孔扩散进入管外的水中。疏水性中空纤维膜组件膜壁上有大量孔径在10-1μm数量级的孔道,与水接触时由于材料的疏水性和毛细管效应,水不会进入这些微孔,而另一侧的气体则可以充斥于微孔中,在微孔末端与水接触并进行传递,由于其单位体积中有大量微孔,在作为无泡供氧器时水气的接触面积特别大,气液传质效果好,与传统的泡式供氧相比,这种新颖的膜式无泡供氧具有传氧效率高、无泡沫产生,具有滤菌作用,动力消耗低等优点,因此水体的无泡供氧方式可用以解决水产品活体长途、高密度运输过程中的水体缺氧问题。本文首先将中空纤维膜无泡供氧这种新型的水体充氧技术的实际充氧效率与密封供氧和鼓风供氧两种传统水体充氧技术的实际充氧效率进行对比。结果表明膜式无泡供氧能在最短的时间内实现较好的充氧效果,充氧能力明显优于另外两种充氧方式,证明了膜式无泡供氧的高效性。在此基础上利用中空纤维膜组件作为膜接触器,以纯氧为气源对水体进行无泡充氧实验,建立了一个新的传质模型,结果表明总的传质系数随供气压力的增加而增加;水流速度对中空纤维膜供氧传质效果的影响与传统的流速对传质系数的影响规律有所不同,随着流速的增大,氧的传质系数存在一个先增加、再减小、而后再增加的变化,因此在用膜接触器进行液体充氧时需要选择合适的流体速率,以达到最佳传质效果,从传质理论上实验证明膜式无泡供氧技术的科学性。最后利用膜式无泡供氧技术,首次将该充氧方式应用到水产品活体运输领域,针对水产品活体长时间运输水体充氧效果不佳影响其存活率及目前时兴的活物礼品市场,设计了一种礼品装水产品活体运输箱,并进行水产品活体的模拟运输,水产品的存活率均达到95%以上,取得了理想运输结果,证明了膜式无泡供氧技术的实用性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 鲜活水产品运输市场
• 1.2 水产活体运输中的生理特征
• 1.2.1 呼吸状况
• 1.2.2 排泄状况
• 1.2.3 环境胁迫与应激反应
• 1.3 水产品活体的运输方法
• 1.3.1 充氧运输
• 1.3.2 麻醉运输
• 1.3.3 无水运输
• 1.3.4 超低温运输
• 1.4 充氧运输中的传统水体供氧技术
• 1.4.1 鼓风供氧技术
• 1.4.2 机械供氧技术
• 1.4.3 喷淋供氧技术
• 1.4.4 射流供氧技术
• 1.4.5 密封供氧技术
• 1.4.6 活水供氧技术
• 1.4.7 增氧剂供氧技术
• 1.5 中空纤维膜无泡供氧
• 1.5.1 中空纤维膜及组件
• 1.5.2 膜式无泡供氧
• 1.5.3 传质过程研究
• 1.5.4 中空纤维膜无泡供氧的应用
• 1.6 本文研究的目的和意义
• 2 不同水体供氧技术的充氧效率对比研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 密封供氧技术
• 2.2.2 鼓风供氧技术
• 2.2.3 中空纤维膜无泡供氧技术
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 密封供氧技术
• 2.3.2 鼓风供氧技术
• 2.3.3 膜式无泡供氧技术
• 2.4 讨论
• 2.5 本章小结
• 3 中空纤维膜无泡供氧传质特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 基本理论
• 3.2.1 亨利定律
• 3.2.2 双膜理论
• 3.2.3 总吸收系数及其相应的吸收速率方程式
• 3.3 传质系数的计算
• 3.4 实验部分
• 3.4.1 实验装置
• 3.4.2 实验流程
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 膜接触器传质效果
• 3.5.2 膜接触器中的传质模型
• 3.6 本章小结
• 4 礼品装水产品活体运输箱的设计
• 4.1 引言
• 4.2 技术方案确定
• 4.3 箱体的整体结构
• 4.4 运输箱材料的选择
• 4.4.1 箱体材料的选择
• 4.4.2 中空纤维膜材料的选择
• 4.5 关键部件的设计和分析
• 4.5.1 膜式充氧部件
• 4.5.2 进水口和排污口
• 4.5.3 活动内隔板
• 4.5.4 外接供氧源与承载板
• 4.5.5 箱盖与可折叠提手
• 4.6 具体参数的确定
• 4.7 本章小结
• 5 水产品活体的模拟运输
• 5.1 引言
• 5.2 中空纤维膜式无泡供氧运输
• 5.2.1 多鳞四须鲃的运输
• 5.2.2 黄颡鱼的运输
• 5.2.3 胭脂鱼幼鱼的运输
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 本文的主要结论
• 6.2 进一步工作展望
• 参考文献
• 附录A 主要符号表
• 在学研究成果
• 致谢