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膜蒸馏是一种新型的膜分离技术,减压膜蒸馏是膜蒸馏的一个重要分支,具有热量损失小的突出优点。中空纤维膜组件由于其特殊的优越性,受到人们的关注。本文设计了一种用于减压膜蒸馏的PVDF中空纤维膜组件,并用其进行实验,主要研究了减压膜蒸馏过程的影响因素;利用理论与实验相结合的方法,对传质传热过程进行了分析,提出了膜温与传质系数的计算方法,并对热效率进行了研究。取得如下研究结果:
研究了各种因素对减压膜蒸馏过程的影响,用自制PVDF疏水中空纤维膜组件进行实验,结果表明:进料液温度越高、流速越大、透过侧真空度越高、组件的封装分率越低,减压膜蒸馏的跨膜通量越大,且低封装率的组件有利于传质。在料液温度55℃、料液流量250L/h、透过侧真空度96kpa、组件封装分率9.58%的条件下,产水通量达到了19.34k妙(m2·h)。
通过理论与实验相结合,提出了一种料液侧膜面温度以及传质系数的计算方法,研究结果表明:不需测定膜结构参数,只需确定操作条件的各项参数,利用实验确定膜通量,即可求得膜面温度以及传质系数。并在此基础上对温度极化现象的影响因素进行了研究,结果表明:料液温度越高,透过侧真空度越高,料液流速越小,温度极化现象越明显。
本文对跨膜热效率、反应器热效率以及整个减压膜蒸馏系统热效率的影响因素进行研究,实验结果表明:减压膜蒸馏过程中,跨膜热效率很高,故跨膜热传导可以忽略不计,且凡是有利于提高膜通量的操作条件的改变,均有利于提高跨膜热效率。