基于內(nèi)部流場(chǎng)分析的中空纖維膜組件設(shè)計(jì)與優(yōu)化.pdf

1、常用延緩膜污染的方法之一是定期對(duì)膜組件進(jìn)行曝氣清洗。在曝氣清洗過(guò)程中，中空纖維膜組件不同構(gòu)型及尺寸，曝氣孔的排布方式等都會(huì)對(duì)膜組件內(nèi)部流場(chǎng)造成影響。借助數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究的方法，以膜面速度和膜面剪切力為考察對(duì)象，研究了曝氣強(qiáng)度與中空纖維膜組件尺寸的匹配關(guān)系及曝氣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
　　首先，研究了不同曝氣強(qiáng)度(3 L/min，5 L/min，7 L/min)和不同組件長(zhǎng)度(0.6m，0.8m，1.0m，1.2 m，1.4 m)體系下

2、組件區(qū)域的流場(chǎng)特征。研究結(jié)果表明:曝氣強(qiáng)度越大，流體速度越高。在一定曝氣強(qiáng)度下，存在最佳組件長(zhǎng)度，組件長(zhǎng)度較小時(shí)，曝氣產(chǎn)生的較高流速得不到充分利用;組件長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)，組件頂端得不到有效清洗。適當(dāng)?shù)慕M件長(zhǎng)度使流體在膜纖維間形成較高的速度及膜面剪切作用，有利于減緩膜污染。因此，在膜曝氣清洗的過(guò)程中，只有將中空纖維膜組件長(zhǎng)度和曝氣強(qiáng)度相匹配，才能有效的兼顧曝氣能耗和控制膜污染兩方面。
　　其次，借助電化學(xué)測(cè)膜面剪切力和三維電磁流體測(cè)速儀測(cè)

3、速的方法，將數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究建立聯(lián)系，研究發(fā)現(xiàn):相同曝氣強(qiáng)度下，隨著膜組件長(zhǎng)度的增加，平均速度和平均膜面剪切力存在一定關(guān)聯(lián)性。速度和剪切力的計(jì)算值總平均誤差分別為6.13％和7.27％。表明模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致性較好。
　　再次，結(jié)合數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究了曝氣孔半徑比（曝氣孔到中心柱的距離與膜組件半徑的比值）γ=0.25，γ=0.5，γ=0.75，γ=1的四種布?xì)夥绞綄?duì)組件區(qū)域氣液兩相流的流動(dòng)狀況影響。研究表明:當(dāng)γ=0.75時(shí)