人工肝弯曲形中空纤维反应器内传质动力学

摘要

目的研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响,为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法采用数值模拟方法,建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)模型,通过K-K方程和达西定律综合考虑反应器内的对流传质与扩散传质,并分析弯曲数量和弯曲幅度对传质行为的影响。结果弯曲形反应器内由于离心力作用会产生Dean涡,促进管程内溶质再混合进而增强扩散传质,同时弯曲形反应器跨膜压大进而增强对流传质,即Dean涡和大的跨膜压共同提高了溶质的清除速率。弯曲数量为0、3、6、9、12且弯曲幅度为1 mm时,胆红素的清除速率分别为113.44、117.95、121.89、129.89、140.57 mL/min;弯曲幅度为0、0.5、1.0、1.5、2.0 mm且弯曲数量为3时,胆红素的清除速率分别为113.44、115.45、117.95、120.16、123.14 mL/mi。结论弯曲形中空纤维反应器有助于提高人工肝的毒素清除效率。