CFD优化设计外压式中空纤维超滤膜组件研究

摘要

中空纤维超滤膜组件是由膜元件和膜壳组成用于化工分离的一种装置,它能在有限的空间提供更多的膜面积来进行分离.商用中空纤维超滤膜组件已经广泛应用在水处理,分离提纯等方面.本文主要是对商用的中空纤维超滤膜组件的膜壳进行优化设计.本文使用计算流体力学方法对中空纤维超滤膜组件膜壳内的气液两相流场进行了数值模拟。膜壳直径25cm，高1m，两相物系分别采用压缩空气和水。通过Realizabie k-ξ湍流模型的计算，得到了膜壳内的宏观流场分布。通过固定曝气孔大小以及相对位置，膜壳直径和高度来考察不同进料口位置对膜组件性能的影响，得到最佳的进料口位置参数;通过固定进料口位置参数，膜壳直径和高度来考察不同曝气孔大小以及相对位置对膜组件性能的影响，得到最佳曝气孔尺寸构型;通过固定曝气孔大小以及相对位置，进料口位置参数，膜壳直径和高度来考察不同的进料速度对膜组件性能的影响，得到最佳的膜组件操作参数，取得了与实验结果较为吻合的模拟计算结果。