湍流促進器對平板膜分離過程影響的研究.pdf

1、滲透汽化(Pervaporation)作為一種新興的膜分離過程已廣泛應用于環(huán)境治理,地下水凈化,食品生產(chǎn)中風味物質的回收等分離領域。滲透汽化分離過程的傳質推動力為膜兩側組分蒸汽壓差,為降低濃差極化提高傳質通量,可采用帶有湍流促進器的膜組件。膜通道內(nèi)安裝湍流促進器可對邊界層造成擾動從而降低濃差極化。計算流體力學軟件CFD已廣泛應用于膜組件內(nèi)流體流動及傳質過程的模擬。利用CFD軟件可得到流道內(nèi)流體速度分布、剪切應力分布和壓強分布。
　

2、　本模擬采用CFD軟件FLUENT14.0及網(wǎng)格生成軟件Gambit2.4.6。對平行排布的長方體湍流促進器存在的長方體流道進行二維模擬及三維模擬。湍流促進器在流道內(nèi)采用兩種不同的排布方式。首先對無湍流促進器的空流道進行流場和傳質模擬,模擬結果顯示,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的重要因素。對湍流促進器存在的流道的模擬集中在壓降和壁面剪切應力兩方面。由于湍流促進器的存在,膜組件壁面剪切應力出現(xiàn)波動,同時壓降增

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