真空膜蒸餾過(guò)程計(jì)算流體力學(xué)模擬.pdf

1、多孔膜內(nèi)氣體滲透理論的研究開(kāi)始于對(duì)平均孔徑與氣體分子平均自由程的研究，當(dāng)孔徑遠(yuǎn)大于氣體分子平均自由程時(shí)為粘性流，而膜平均孔徑遠(yuǎn)小于氣體分子平均自由程時(shí)為努森流。對(duì)于真空膜蒸餾(VMD)過(guò)程而言，進(jìn)料液溫度為300K～350K,而冷側(cè)壓強(qiáng)為2.5kPa～7.0kPa，因此氣體分子自由程為0.2μm～3.0μm。而典型的VMD所使用的膜其孔徑為0.1μm～0.5μm，故該過(guò)程流體的流動(dòng)為介于努森流和粘性流的混合流。
　　 計(jì)算流體力

2、學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一種以計(jì)算機(jī)為工具，通過(guò)對(duì)流體運(yùn)動(dòng)方程的數(shù)值解法，研究流體在不同過(guò)程中的流動(dòng)狀態(tài)及其對(duì)流動(dòng)過(guò)程中所發(fā)生的熱量傳遞和質(zhì)量傳遞的影響。本研究以FLUENT作為研究手段，對(duì)VMD過(guò)程進(jìn)行計(jì)算流體力學(xué)模擬。
　　 研究將VMD過(guò)程視為多孔介質(zhì)內(nèi)的多相流（液相和氣相）過(guò)程，膜組件的立體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化為單根膜絲的二維結(jié)構(gòu)。鹽水定義為不可壓縮的定常流體，將膜絲壁面定義為多孔介質(zhì)

3、，假設(shè)多孔介質(zhì)在相變和熱量傳遞、質(zhì)量傳遞過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)處于局部熱力學(xué)平衡，在確定的內(nèi)部阻力和粘性阻力時(shí)進(jìn)行模擬。
　　 模擬采用mixture多相流模型和標(biāo)準(zhǔn)k-ε湍流模型。模擬了VMD過(guò)程不同進(jìn)料溫度條件下的氣體體積分布情況;對(duì)穩(wěn)流狀態(tài)下的二維模型進(jìn)行數(shù)值模擬，考察了進(jìn)料溫度為60℃時(shí)的溫度、壓力、氣體和液體積分布等的變化趨勢(shì);模擬研究了在進(jìn)料流量分別為30L/h、35L/h、40L/h、45L/h、50L/h，溫度分別為318