真空膜蒸餾過程計算流體力學(xué)模擬.pdf

1、多孔膜內(nèi)氣體滲透理論的研究開始于對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為粘性流，而膜平均孔徑遠(yuǎn)小于氣體分子平均自由程時為努森流。對于真空膜蒸餾(VMD)過程而言，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，故該過程流體的流動為介于努森流和粘性流的混合流。
　　 計算流體力

2、學(xué)(Computational Fluid Dynamics，CFD)是一種以計算機(jī)為工具，通過對流體運(yùn)動方程的數(shù)值解法，研究流體在不同過程中的流動狀態(tài)及其對流動過程中所發(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VMD過程進(jìn)行計算流體力學(xué)模擬。
　　 研究將VMD過程視為多孔介質(zhì)內(nèi)的多相流（液相和氣相）過程，膜組件的立體結(jié)構(gòu)簡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過程不同進(jìn)料溫度條件下的氣體體積分布情況;對穩(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℃時的溫度、壓力、氣體和液體積分布等的變化趨勢;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