湍流促進(jìn)器對(duì)平板膜分離過(guò)程影響的研究.pdf

1、滲透汽化(Pervaporation)作為一種新興的膜分離過(guò)程已廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理,地下水凈化,食品生產(chǎn)中風(fēng)味物質(zhì)的回收等分離領(lǐng)域。滲透汽化分離過(guò)程的傳質(zhì)推動(dòng)力為膜兩側(cè)組分蒸汽壓差,為降低濃差極化提高傳質(zhì)通量,可采用帶有湍流促進(jìn)器的膜組件。膜通道內(nèi)安裝湍流促進(jìn)器可對(duì)邊界層造成擾動(dòng)從而降低濃差極化。計(jì)算流體力學(xué)軟件CFD已廣泛應(yīng)用于膜組件內(nèi)流體流動(dòng)及傳質(zhì)過(guò)程的模擬。利用CFD軟件可得到流道內(nèi)流體速度分布、剪切應(yīng)力分布和壓強(qiáng)分布。
　

2、　本模擬采用CFD軟件FLUENT14.0及網(wǎng)格生成軟件Gambit2.4.6。對(duì)平行排布的長(zhǎng)方體湍流促進(jìn)器存在的長(zhǎng)方體流道進(jìn)行二維模擬及三維模擬。湍流促進(jìn)器在流道內(nèi)采用兩種不同的排布方式。首先對(duì)無(wú)湍流促進(jìn)器的空流道進(jìn)行流場(chǎng)和傳質(zhì)模擬,模擬結(jié)果顯示,空流道內(nèi)有速度邊界層和濃度邊界層存在,濃度邊界層是影響傳質(zhì)的重要因素。對(duì)湍流促進(jìn)器存在的流道的模擬集中在壓降和壁面剪切應(yīng)力兩方面。由于湍流促進(jìn)器的存在,膜組件壁面剪切應(yīng)力出現(xiàn)波動(dòng),同時(shí)壓降增

3、大。剪切應(yīng)力的大小與傳質(zhì)通量呈正相關(guān),剪切應(yīng)力的波動(dòng)可增大傳質(zhì),但壓降的升高會(huì)造成能量損失的增大。改變湍流促進(jìn)器的尺寸、進(jìn)口速度,壁面剪切應(yīng)力、壓降也隨之改變。對(duì)比兩種不同排布方式的湍流促進(jìn)器,結(jié)果表明,湍流促進(jìn)器均位于流道中央時(shí)壁面剪切應(yīng)力和壓降更大。為增強(qiáng)傳質(zhì)效果,本文引進(jìn)了一種新型湍流促進(jìn)器,模擬結(jié)果顯示,新型湍流促進(jìn)器較原湍流促進(jìn)器可更好的提高壁面剪切應(yīng)力。
　　建立存在一層及兩層網(wǎng)狀湍流促進(jìn)器的流道的三維模型,并對(duì)流道內(nèi)