旋轉(zhuǎn)圓盤動態(tài)膜過濾系統(tǒng)的計算流體力學研究.pdf

1、大連理工大學碩士學位論文旋轉(zhuǎn)圓盤動態(tài)膜過濾系統(tǒng)的計算流體力學研究姓名：徐舟申請學位級別：碩士專業(yè)：化學工程指導教師：賀高紅;Luhui Ding20090701旋轉(zhuǎn)圓盤動態(tài)膜過濾系統(tǒng)的計算流體力學研究C F D S i m u l a t i o n o f D y n a m i c F i l t r a t i o nS y s t e m w i t h R o t a t i n gD i s k sA b s t r a c

2、 t1 1 地p e r m e a t e f l u x o f m e m b r a n em o d u l ei S m a i n l y h i n d e r e d b yt h e c o n c e n t r a t i o np o l a r i z a t i o na n dm e m b r a n e f o u l i n g ．I n c r e a s i n gt h es h e a r

3、s t r e s so nt h em e m b r a n e s u r f a c eh a sb e e n f o u n dt o b e ag o o d s o l u t i o nt o e n h a n c et h ep e r m e a t ef l u x o fm e m b r a n ef i l t r a t i o n ．D y n a m i cf i l t r a t i o ns

4、y s t e m s 州t l lr o t a t i n gd i s k sC a n y i e l dv e r yh i 曲p e r m e a t ef l u x e sd u e t ot h ev e r y h i g h s h e a rs t r e s s g e n e r a t e da t t h e m e m b r a n e ．A l t h o u g ht h e s e s y s

5、 t e m s h a v e b e e ne x t e n s i v e l y s t u d i e d 謝t l l e x p e r i m e n t s ，o n l y af e w C F D ( C o m p u t a t i o n a l f l u i d d y n a m i c )r e s e a r c h e s h a v eb e e nc a r r i e do u t t o

6、f u l l yu n d e r s t a n dt h ei n t r i n s i cs i t u a t i o no ft h e s es y s t e m s ．O u r r e s e a r c h t e a mw o r kt o g e t h e rw i t ht h e t e a ml e a d e db yL u h u iD i n go fU n i v e r s i t y o

7、fT e c h n o l o g yo fC o m p i e g n et o i n v e s t i g a t e t h r e e t y p e s o fd y n a m i cf i l t r a t i o n s y s t e m s 、歷mr o t a t i n gd i s k s ．F u l l3 一D C F D s i m u l a t i o n sh a v e b e e n

8、i m p l e m e n t e d i nt h i sp a p e r o nt h eb a s i so f t h ee x p e r i m e n t a l d a t a s u p p o r t e d b y t h eD i n g 、S t e a m ．F i r s t l y ．t h eh y d r o d y n a m i cs i t u a t i o n o f t h ed y

9、 n a m i cf i l t r a t i o ns y s t e m 、析t hr o t a t i n gs m o o t hd i s ki ss i m u l a t e d ，a i m i n g t oi n v e s t i g a t et h e i n f l u e n c eo f d i s kr o t a t i n gs p e e d a n d i n l e tf l o w r

10、 a t eo n f l u i d r o t a t i o n , s h e a r s t r e s so f t h e m e m b r a n e ，m e c h a n i c a lp o w e r c o n s u m e d b y t h e e q u i p m e n t ．I tC a n b ef o u n d r e c i r c u l a t i o nz o n e s n e

11、 a r l a t e r a lw a l l d u et ot h eo p p o s i t em o v e m e n t o f f l u i do nt h er o t a t i n gd i s ka n d s t a t i o n a r ym e m b r a n es u r f a c e ，t h er o t a t i n gf l o w p a R e r ni sp l a nt o

12、s e ei nt h ee q u i p m e n t ．C o m p a r i n gt ot h es i t u a t i o no f s t a t i o n a r yd i s k 、s ，t h ep r e s s u r e o nt h em e m b r a n ei s i n c r e a s e db yt h er o t a t i n g o fd i s k ．T h ev e l

13、 o c i t yi n d u c e df a c t o rk w i l l d e c r e a s ew i t ht h ei n c r e a s i n g o f r o t a t i n g s p e e d o f d i s k w h e n t h e i n l e t f l o w r a t e i s h i g h e r t h a n 3 0 L ／h ，r e p r e s e

14、 n t i n gt h ef l u i d r o t a t e sm u c h s l o w e r t h a n t l l ed i s k ．T h es h e a rs t r e s s e sc a l c u l a t e db v C F Ds h o w t h es h e a rs t r e s s e sh a v ea d i r e c tp r o p o r t i o n a lt

15、 ot h er a d i a lp o s i t i o na n du n d e r t h es a m eo p e r a t i n g c o n d i t i o n ，t h es u r f a c e ．a(chǎn) v e r a g es h e a r s t r e s so f d i s ki sa l m o s tt w i c e t h a to f m e m b r a n es u r f

16、a c e ．T h em e c h a n i c a le f f i c i e n c yo f t h ed i s k i sa l m o s t5 9 ％．n 坨r e q u i r e d e n e r g yo f p u m p i Sq u i t e s m a l lc o m p a r e d t ot h a to f d i s k ．T h e n , t h es i m u l a t i

17、 o nf o rd y n a m i cf i l t r a t i o ns y s t e mo fd i s kw i t hv a n e s h a sb e e nc a r r i e do u t ．T h er e s u l t ss h o w t h ei n t r o d u c t i o no f v a r i e st u r nt h ef l o wf i e l di nu n s t e

18、 a d ys t a t ea n d a nh u g e r e c i r c u l a t i o n a p p e a r s i n s i d et h e e q u i p m e n t w h i c h v a r i e s 誦m t i m e ．B yt h e m i x t u r e m o d e l ，i ti sp r o v e dt h em i x i n g e f f e c t

19、o f v a n e s c a n r e d u c et h ep a r t i c l ec o n c e n t r a t i o n o n t h em e m b r a n es u r f a c e ．n l ec a l c u l a t i o nf o rv e l o c i t yi n d u c e df a c t o rk d e m o n s t r a t e st h a t t

20、 h ei n t r o d u c t i o no fv a n e m a k e r o t a t i n gv e l o c i t yo f f l u i d n e a r l y 也es a m e w i t hd i s k 、S ，w h i c hm a k e st h es h e a r s t r e s so f m e m b r a n e s u r f a c ei sn o td e