旋轉(zhuǎn)剪切流強化微濾膜器的性能研究.pdf

1、過濾通量隨過程的進行而迅速減小是微濾應用中的難題，其原因主要是膜污染和濃差極化。目前，工業(yè)中常用的過濾強化方法有膜面改性、外加電場及超聲場等，雖然效果明顯，但往往結(jié)構(gòu)復雜，能耗較高。旋轉(zhuǎn)剪切流強化微濾膜器是水力旋流器與管式微濾膜器的完美結(jié)合，它既可以有效的解決上述難題，還具有結(jié)構(gòu)簡單，能耗小等優(yōu)點，在工程領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。本文設計了一套利用旋流發(fā)生器產(chǎn)生流體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)剪切流強化微濾膜器實驗系統(tǒng)，從實驗研究、理論計算及數(shù)值模擬三個方

2、面對其性能進行了全面的研究。 1.在實驗方面，分析了懸浮液濃度、入口和出口壓力等操作參數(shù)以及葉片個數(shù)和旋流發(fā)生器級數(shù)等結(jié)構(gòu)參數(shù)對過濾通量的影響。懸浮液濃度越高，過濾通量的衰減速度越快，穩(wěn)態(tài)過濾通量越小。入口壓力升高可以提高穩(wěn)態(tài)過濾通量，但存在一個最佳值，超過此值時過濾通量反而減小。出口壓力的提高，可小幅提高過濾通量。減少葉片個數(shù)和增加級數(shù)均可以提高旋轉(zhuǎn)剪切流微濾膜器的過濾通量。與普通管式錯流微濾膜器進行了對比分析，驗證了旋轉(zhuǎn)剪切

3、流強化微濾膜器具有更高的過濾性能。 2.在理論方面，首先利用因次分析法建立了穩(wěn)態(tài)過濾通量的經(jīng)驗模型，將影響過濾通量的因素歸納成膜器的進口雷諾數(shù)和歐拉數(shù)等重要的無因次數(shù)群，推導出了具體經(jīng)驗公式，為膜器的放大設計奠定了基礎；其次建立了過濾通量的動態(tài)衰減經(jīng)驗模型，它是一個冪函數(shù)模型，綜合了進出口壓力及懸浮液濃度的影響，較準確地描述了過濾通量隨時間變化的實際過程。 3.在數(shù)值模擬方面，利用流體力學分析軟件，首次在旋轉(zhuǎn)剪切流強化微