膜蒸馏技术是一种可广泛应用的膜分离技术,常用于处理含盐水溶液。其运行时,以疏水膜两侧温度差引起的组分蒸汽压差为驱动,使挥发性组分透过膜孔至冷侧来完成分离过程。膜蒸馏技术因具有可低温操作、可利用废热、回收水质好、可处理高浓度原料液等特点,适用于工业废水的处理及海水淡化。本文对平板膜组件进行了实验研究,观察了各种参数对膜组件通量的影响。本文首先对一种间隙式膜蒸馏组件的传热传质过程进行了理论分析,并以粘性流(Poiseuille flow)、努森扩散(Knudsen diffusion)及分子扩散(Molecular diffusion)三种传质机制为基础,分析了三种机制的各种混合模型在跨膜传质中的应用,并分析了温度对跨膜传质混合模型选择的影响。其次是实验部分,通过对错流平板膜组件的热料液浓度、温度、流量及冷料液入口流量等参数进行了实验,同时研究了不同孔径和不同形式金属隔网对通量的影响。实验结果表明:(1)在所有测试参数中,温度对渗透通量的影响最大,在冷、热料液入口流量及冷料液入口温度一定的情况下,热料液入口温度每升高10°C,其渗透通量增幅不超过4.00kg/(m~2·h)。(2)膜蒸馏中的跨膜传质模型是两种混合模型的组合,根据通量随温度的变化趋势来确定在不同温度区间下占据主导地位的传质模型;且随着温度的变化,传质模型将会从一种向另一种转变。(3)料液浓度为5%、10%的NaCl溶液和纯净去离子水在同种工况下的渗透通量差距并不大,即浓度对渗透通量的影响较小。此外,考察了不同金属隔网对渗透通量的影响,其中A型金属隔网效果较好,对通量的增益较大。本文中所用膜组件有效容积为10cm×4cm×2cm,根据在实验参数基础上进行了工况的数值模拟。模拟过程中采用湍流模型,热料液初始速度为0.07m/s,冷料液初始速度为0.1m/s,采用湍动强度和水力直径。并用UDF编译了传热传质中涉及的源项及膜材料与料液的物性参数。最终根据理论分析、实验及模拟提出了膜组件的改进,完成了一种新型的间隙式膜蒸馏组件的设计,此组件在理论上可以有效削弱膜蒸馏传递过程的极化现象。