微孔中空纤维膜接触器用于烟气脱硫引起广泛关注。本文采用实验室模拟烟气,对疏水性中空纤维膜接触器用于烟气脱硫的工艺进行了实验研究并建立了脱硫率计算模型；对对流传质的物理机制进行研究,从场协同的角度对螺旋管强化管内传质进行了定量计算,对实际烟气中可能存在的颗粒物的沉积情况进行了模拟研究。以Na2SO3溶液为吸收剂,模拟烟气走膜管内侧,进行脱硫实验研究。结果表明当Na2SO3溶液浓度大于5%,液相阻力可以忽略；脱硫率随气速的增大而减小,而随膜组件长度、膜传质系数的增大而增大。该工艺脱硫率高且稳定。忽略液相传质阻力,用传质速率与物料衡算法及传质经验式,建立脱硫率计算模型,与实验值误差小于9.5%。用自制螺旋状膜管组装膜吸收器,进行脱硫实验研究。结果表明相对于传统的直管膜,螺旋管可以较大程度地促进SO2的传递,提高脱硫率。随着管内流速的增加,强化传质效果明显,气体停留时间和吸收液流速对脱硫率影响不大。从微分方程出发,归纳了对流传质的局部、2D和3D的场协同方程。从对流传质的机理着手,对平板边界层低速率传质以及吹喷和抽吸三种边界条件的速度场和浓度场进行模拟研究。提出cosβ>0,即速度和浓度梯度矢量的夹角β<90°,扩散消弱宏观强制对流传质,cosβ<0,即β>90°,扩散强化宏观强制对流传质。抽吸时,边界层内β为锐角,边界层底层cosβ最大,浓度梯度也最大,所以传质速率高。吹喷时,由于边界层底层区域β>90°,上部区域β<90°,溶质出现了返混,致使传质速率低,边界层厚度增大。补充了经典传递理论对三种边界条件传质速率差异的解释。证实了对流传质速率不仅决定于流速、物质的浓度差以及流体物性,还依赖于浓度场和速度场的协同。采用计算流体力学方法,对层流直管和螺旋管内传质进行模拟研究。发现直管内大部分区域径向比轴向浓度梯度高2个数量级。为了强化传质,应降低浓度梯度矢量和速度矢量的夹角,在径向产生一定的流动。而螺旋管内的二次流横穿浓度等值线,即部分流体沿着浓度梯度方向(或其反方向)流动,极大地提高了两场的协同。二次流随着Re的增大而增强,传质增强效果也越显著,正是二次流显著提高了速度场和浓度场的协同。所研究的螺旋结构中,在Re=1000～2400时,最大平均二次流速度达到主流速度的6.8%-6.5%,Sh增大了4.99-6.43倍。场协同原理可以很好地解释螺旋管对流传质强化的机理。采用计算流体力学方法,对直径为0.05μm-3μm的烟尘颗粒在中空纤维直管和螺旋管内的沉积特性进行模拟。直管内0.1μm和1μm的颗粒的沉积率都小于1%,而螺旋管内的沉积率在90%左右。螺旋管内沉积率随着颗粒直径和气速的增大而增大,惯性离心力是颗粒在螺旋管中沉积的主要因素。建议采用螺旋型除尘器对粉尘颗粒进行收集。