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旋转管式微滤膜器内流型及分离过程实验研究

2020-11-22阅读(297)

旋转管式微滤膜器内流型及分离过程实验研究

论文摘要

旋转管式微滤膜在内筒旋转外筒静止的条件下有发生失稳的可能性,当转速达到某一临界值时,流体的流动失稳,失稳的结果必然形成泰勒涡,而泰勒涡有利于强化膜的分离。在同一种实验条件下,将膜管从低转速升到高转速与从高转速降到低转速的实验结果进行比较,发现从高转速降到低转速可以得到更低转速下的流型,由此确定了实验采用从高转速降到低转速会更有利于研究流型对分离性能的影响。由于在不同的流型下,物料对膜管产生不同的剪切力,而且在流型的转变点剪切力会有突变,剪切力变化的结果是膜管的旋转速度发生改变,这样三相异步电动机的输入电磁转速与三相异步电动机的实际转速就会产生一个差值,利用这个差值的变化,来表征实验过程中旋转管式膜环隙间存在的不同流型范围。将无轴向流无径向流条件下的流型分成6 种:Couette 层流,层流泰勒涡,层流波涡,层流调制波涡,湍流泰勒涡和湍流。同时又用这种表征方法将有轴向流无径向流和有轴向流有径向流条件下的流型分成了4 种:Couette 层流,层流泰勒涡,湍流泰勒涡和完全湍流。并且得出了轴向流和径向流都对流体的流动具有稳定性作用。分离性能实验用二氧化硅悬浮液和碳酸钙悬浮液作为分离物料,并定义了一个无因次量——强化倍数N=J/J0作为衡量分离性能的一个参数,它排除了初始条件的影响。然后研究了以二氧化硅悬浮液为分离料液时,压力、浓度和不同流型对其强化倍数的影响。其中,压力对强化倍数的影响是:在同一种浓度下,总的趋势是在转速比较低时,不同压力下的强化倍数很接近,强化效果相

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  • 1.1 旋转膜技术概述
  • 1.1.1 动态膜的优点
  • 1.1.2 国内外对旋转动态膜的研究现状
  • 1.2 旋转管式膜器内的流动
  • 1.2.1 将旋转管式膜器抽象为旋转圆筒
  • 1.2.2 无轴向流的两同轴旋转圆筒间的流场特性
  • 1.2.3 有轴向流的两同轴旋转圆筒间的流场特性
  • 1.2.4 国内的研究现状
  • 1.3 本课题研究目的意义及主要内容
  • 1.3.1 研究目的及意义
  • 1.3.2 研究主要内容
  • 1.4 本课题的技术路线
  • 2 理论基础
  • 2.1 剪应力表达式及 N-S 方程
  • 2.2 两同轴旋转圆筒间层流的流动特性分析
  • 2.3 两同轴旋转圆筒间流动稳定性分析
  • 2.3.1 外筒旋转、内筒静止时流体的稳定性
  • 2.3.2 内筒旋转、外筒静止时流体的稳定性
  • 2.4 泰勒涡的形成的必然性
  • 2.5 泰勒涡在不同流型下对膜管的冲刷作用
  • 2.6 颗粒的受力和液体的受力分析
  • 2.7 本章小结
  • 3 实验方案与装置
  • 3.1 选用旋转管式膜的理由
  • 3.2 实验装置
  • 2和CaCO3 的物性'>3.3 SiO2和CaCO3的物性
  • 2 的物性'>3.3.1 SiO2的物性
  • 3 的物性'>3.3.2 CaCO3的物性
  • 3.4 流型的表征
  • 4 流型划分实验结果与讨论
  • 4.1 实验方案的确定
  • 4.2 无轴向流无径向流时环隙间流型的变化
  • 4.3 有轴向流无径向流时环隙间流型的变化
  • 4.4 有轴向流和径向流时环隙间流型的变化
  • 4.5 轴向流与径向流对流动稳定性的影响
  • 4.6 本章小结
  • 2 悬浮液的分离实验结果与讨论'>5 SiO2悬浮液的分离实验结果与讨论
  • 5.1 流型对渗透通量的影响
  • 5.1.1 浓度为0.025%,表压为 0.03MPa 的实验
  • 5.1.2 浓度为0.025%,表压为 0.065MPa 的实验
  • 5.1.3 浓度为0.07%,表压为 0.04MPa 的实验
  • 5.1.4 浓度为0.07%,表压为 0.07MPa 的实验
  • 5.1.5 不同流型下渗透通量的变化
  • 5.2 压力对强化倍数的影响
  • 5.2.1 浓度为0.025%时压力对强化倍数的影响
  • 5.2.2 浓度为0.05%,0.07%,0.085% 时压力对强化倍数的
  • 5.3 浓度对强化倍数的影响
  • 5.3.1 表压为 0.03MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 5.3.2 表压为 0.04MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 5.3.3 表压为 0.05MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 5.3.4 表压为 0.06MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 5.4 强化倍数的数学模型的建立
  • 5.4.1 运用因次分析法分析强化倍数的影响因素
  • 2 悬浮液在不同条件下的强化倍数模型的建立'>5.4.2 对 SiO2悬浮液在不同条件下的强化倍数模型的建立
  • 5.5 本章小结
  • 3 悬浮液的分离实验结果与讨论'>6 CaCO3悬浮液的分离实验结果与讨论
  • 6.1 压力对强化倍数的影响
  • 6.1.1 浓度为0.025%时压力对强化倍数的影响
  • 6.1.2 浓度为0.05%、0.07%和0.085%时压力对强化倍数的
  • 6.2 浓度对强化倍数的影响
  • 6.2.1 表压为 0.03MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 6.2.2 表压为 0.04MPa、0.05MPa、0.06MPa 和0.07MPa 时浓度对强化倍数的影响
  • 2和faGO3 实验结果对比分析'>6.3 SiO2和faGO3实验结果对比分析
  • 6.3.1 物性对比
  • 6.3.2 分离性能对比
  • 6.3.3 实验结果分析
  • 6.4 本章小结
  • 7 结论与展望
  • 7.1 结论
  • 7.2 展望
  • 符号说明
  • 参考文献
  • 作者在读期间科研成果简介
  • 声明
  • 致谢

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