空气隙膜蒸馏机理分析及数学建模.pdfVIP

第27 卷 第 5 期 膜 科 学 与 技 术 V d . 2 7 N 。_5 2007 年 10 月 ME MBRA N E SC IEN CE AN D T ECHNO LO GY O l t 2 1川7 文章编号: 1007 一8924 2007)05 一0008 一05 空气隙膜蒸馏机理分析及数学建模 杨晓宏，，田 瑞，，崔洪江2 1. 内蒙古工业大学 能源与动力工程学院，呼和浩特 010051; 2 大连交通大学 交通运输学院，大连 116028 ) 摘 要: 分析了以纯水为工质的空气隙膜蒸馏传质传热过程，提出了间隙冷凝 问题，建立了膜 通量理论计算模型，并进行数学求解，以实验为基础，验证了模型的正确性. 关键词: 膜蒸馏; 传质传热; 理论计算模型 中图分类号: T0 028 . 8 文献标识码: A 膜蒸馏 Membrane Distillation) 技术最早诞生 1.2 实验装置及工艺流程 于20 世纪60 年代中期的美国，是一种从水溶液中 如图1，整个实验装置由热工质循环系统、膜组 分离出水的新型膜分离技术 该技术可应用在食品 件、冷水循环系统、流量测量系统组成. 热工质在恒 工业中果汁和蔬菜的浓缩，处理生活、工业废水，特 温器中被加热后通过泵抽到热容腔，通过三向旋转 别是当前该技术与太阳能光热利用相结合进行海水 切向人流管的喷管冲刷膜面，在热容腔形成漩涡，然 和苦咸水淡化已得到学者关注. 根据膜冷侧蒸汽冷 后从中心流出.冷腔中自来水温度 由制冷机恒定控 凝方式的不同U[ 1，膜蒸馏分为直接接触式膜蒸馏 制，一般控制在6- 10 IC ，由于冷热端的温差，使热 DCMG) 、气隙式膜蒸馏 AGMD) 、减压式膜蒸馏 工质中易挥发的组分变成蒸汽，通过膜到达冷侧，余 VMD) 、气扫式膜蒸馏 SGMD) 四种分离方式. 由 于AGMI 〕分离热效率较高，且冷凝渗透物不与膜直 接接触，可应用特殊场合，但就 目前研究情况看，因 其传递过程复杂 ，机理分析、数学计算模型的建立尚 未成熟，提高AGMD 膜通量和热效率的方法有限， 限制了该技术的推广应用. 本文以自制空气隙膜蒸 馏实验台架为基础，分析其传递机理，建立了膜通量 理论计算模型. 1 实验装置 1. 1 膜材料 1.恒温热水器 内有驱动循环泵) ; 2 .膜; 3.冷壁; 实验采用美国Millipore 公司制造的FALP 型 4 冷容腔; 5. 热容腔; 6. PVC 管路; 7.PVC 球阀; 平板膜 材〔料为 PTFF ) ,膜面直径 12 cm ，有效面积 8 玻璃型转子流量计; 9.烧杯; 10.恒温冷水箱; 11 制冷机; 12 .水箱隔板; 13.磁力驱动循环泵 为0.011304 澎 ，膜的孔径为1Ji m，孔隙率85%，膜 图1 空气隙膜蒸馏实验装置 厚 150 Km. Fig. l Schematic diagram of AGMD experiment 收稿 日期 : 2006 - 03- 01; 修改稿收到日期: 2007 - 02 - 05 基金项 目: 国家自然科学基金 ; 内蒙古自治区自然科学基金 200408020713) 作者简介 ; 杨晓宏 1971一) ，女， 内蒙古人 ，硕士研究生，副教授，从事膜蒸馏技术的相关科研工作，电话: 0471