柱式膜组件结构的cfd优化设计optimizationmembrane-化工学报.pdfVIP

化工学报 ****年 第**卷 第*期 | CIESC Journal, year, **(*): ****-**** ·1 · 研究论文 DOI: 10.11949/j.issn.0438-1157 柱式膜组件结构的CFD 优化设计 1 2 3 4 熊长川 ，李卫星 ，刘业飞 ，邢卫红 1 （南京工业大学化工学院，材料化学工程国家重点实验室，江苏省 南京市 210009 ） 摘要：采用欧拉模型与多孔介质模型对不同结构的柱式膜组件内的流体流动进行了计算模拟。研究了曝气孔数 目（开孔率为1.92%保持不变）与膜组件高度对膜组件膜丝填充区域内的气液两相分布、壁面剪应力、湍流粘度 以及液相速度场的影响。计算模拟数据与实验结果吻合良好。计算模拟表明：通过减小曝气孔直径，增加曝气 孔数目的方式能够促进气液两相流场与液相速度场的均匀分布，以及壁面剪应力与湍流粘度的增强；增加膜组 件的高度，有利于增加单支膜组件膜面积的同时充分利用曝气擦洗过程中气液两相流对膜丝壁面进行高效的气 擦洗。综合考虑膜组件的安装运输、膜丝通量分布以及能耗等因素，对于直径250 mm 的膜组件采用曝气孔的直 径为6.32 mm，数目为30 个，长度在2～2.5 m 之间为最优。 关键词：柱式膜组件；计算流体力学；欧拉方法；多孔介质模型 中图分类号：TQ028.8 文献标志码：A 文章编号：0438-1157 （20 17 ）20-1702-43 Optimization membrane module structure of column type by CFD XIONG Changchuan 1, LI Weixing 2, LIU Yefei 3, XING Weihong 4 1 （College of Chemical Engineering Nanjing Tech University , State Key Laboratory of Materials-Oriented Chemical Engineering, Nanjing 210009, Jiangsu , China） Abstract: Gas-liquid two-phase fluid in membrane module of different column type was simulated by Eulerian model and porous medium model. The effect of the length of membrane module and the number of aerator holes (Opening rate=1.92%)on gas-liquid distribution, wall shear stress, turbulent viscosity and velocity of liquid was investigated by CFD simulation. The simulation results showed good agreement with the experimental data. The results demonstrated that uniform