膜蒸餾系統(tǒng)傳熱傳質(zhì)過程優(yōu)化實驗研究.pdf

1、膜蒸餾是一種利用疏水微孔膜以膜兩側(cè)蒸汽壓力差為傳質(zhì)驅(qū)動力的膜分離過程,該技術(shù)最大的優(yōu)點在于其可以利用廉價的低品位能源,例如太陽能、地熱等;缺點是膜通量較低,因此尋找提高膜通量的方法是實現(xiàn)其工業(yè)應用急需解決的問題。本文以氣隙式膜蒸餾為研究對象,以膜蒸餾淡化苦咸水為應用研究背景,為了有效地破壞溫度與濃度邊界層,增強傳熱傳質(zhì)效果,獲得到較大的傳質(zhì)通量,膜組件采用三向旋轉(zhuǎn)切向入流的供液方式。對膜組件中具有旋轉(zhuǎn)切向入流方式噴嘴的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)α、δ

2、、β采用正交實驗的研究方法,根據(jù)噴嘴加工精度以及實際操作條件確定了相關(guān)因素水平值,采用設計的方案,以水及鹽水為研究工質(zhì),就其切向入流結(jié)構(gòu)的不同參數(shù)組合分別進行了實驗研究。以膜通量為分析因子,通過對各個參數(shù)水平對應膜通量平均值大小比較的直觀分析,結(jié)果表明,以水及鹽水為工質(zhì),在相同的其它實驗工況和不同溫差下,使膜通量最大的可變結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳參數(shù)組合均為α=70°、δ=2mm、β=45°,并且通過追加實驗驗證了實驗結(jié)果的正確性;同時通過分析在

3、不同溫差下的極差值,確定了對膜通量影響程度最大的參數(shù)為β,另外恒定溫度調(diào)整流量的正交實驗及以膜面熱側(cè)溫度為分析因子的正交實驗,均從不同的角度證實了實驗結(jié)果的正確性。本文對采用優(yōu)化后的膜蒸餾系統(tǒng)進行了淡化苦咸水的應用研究。對呼和浩特托克托縣地下苦咸水進行了采集和水質(zhì)分析,應用設計的砂濾系統(tǒng),首先對其進行了預處理,其次采用優(yōu)化的膜蒸餾系統(tǒng)進行淡化,實驗表明,當熱側(cè)進口溫度為60℃時,膜通量可達35kg/m2·h左右;對系統(tǒng)的出水水質(zhì)監(jiān)測表明