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中空纤维膜吸收器多釜串联传质模型 * 郭翰飞 任钟旗 游伟 张卫东 高坚 （北京化工大学化学工程学院，北京，10029） 摘要：中空纤维膜吸收器壳程非理想流动会对传质性能有较大影响，本文建立了多釜串联（m-CSTR）传质模 型以描述中空纤维壳程非理想流动，并预测了中空纤维膜吸收器的总传质系数，通过模型预测与实验比较发 现，多釜串联传质模型可以较为准确的预测中空纤维膜吸收器的传质性能，多釜串联传质模型可以用于中空 纤维膜吸收器的设计与优化。 关键词：膜吸收器；多釜串联；传质 m-CSTR Mass Transfer Model of Hollow-fiber Membrane Absorber GUO Han-fei YOU Wei ZHANG Wei-dong REN Zhong-qi GAO Jian (College of chemical Engineering, Beijing University of Chemical Technology, Beijing 100029) Abstract: The non-ideal flow in the shell side of hollow-fiber membrane absorber had significant influence on the mass transfer performances. In this study, the m-CSTR mass transfer model was established to predict the overall mass transfer coefficient in hollow-fiber membrane absorber. Comparing the model prediction with the experimental results, it was found that the model prediction values fitted the experimental data well. So, the m-CSTR mass transfer model can be used for the desingment of hollow-fiber absorber. Key words: membrane absorber ；m-CSTR ；mass transfer 膜吸收技术是一种新型、高效的分离技术，该技术将膜技术与吸收过程相耦合，克服了 传统塔器吸收过程中所存在的夹带、液泛等操作条件限制。此外，膜吸收技术还具有传质比 表面积大、吸收速率快、能耗低、设备小、操作弹性大等优势[1] 。自 1985 年Zhang Qi E.L.Cussler[2]首先提出中空纤维膜吸收概念以来，中空纤维膜吸收器已广泛应用于气体吸收、 人工肺等领域，而中空纤维膜吸收器的传质性能研究一直是被关注的焦点之一。 收稿日期：2006-09-03 基金项目：国家自然科学基金） * 通讯联系人：张卫东 E-mail: zhangwd@mail.buct.edu.cn [3] 1986 年，M-C Yang等 在中空纤维膜吸收实验中，发现壳层传质系数理论预测与实验有 很大差异，作者对此解释为在中空纤维膜吸收器壳层中存在沟流、返混、滞留区等非理想流 动，流体的非理想流动造成了理论预测与实验的偏差。1988 年，Sirkar等[4]首先提出用中空纤 维膜器装填因子修正非理想流动对壳程传质系数的影响，并考察了装填因子与传质系数之间 的关系。自1992 年起，Costello[5]、Chen[6]、Dahuron[7]等人均研究了中空纤维膜器装填因子对 传质系数的影响，但他们各自得到的结论却差异极大，由此可见中空纤维膜器壳层非理想流 动的复杂性。张卫东[8]、Chen[9]等人分别用子通道模型和概率分别研究了壳层的