文档介绍：大连理工大学
硕士学位论文
平板膜微滤过程的数值模拟
姓名:刘翠波
申请学位级别:硕士
专业:化工过程机械
指导教师:刘志军
20090601
摘要平板膜微滤过程面临的最主要的问题是膜污染。膜污染的种类包括膜孔堵塞、滤饼层形成、浓差极化等。膜污染会造成微滤阻力的增大,在恒速工况下跨膜压差随时间而增大,恒压工况下渗透速度随时间而减小。本文建立了平板膜微滤的机理模型,对平板膜微滤过程进行了模拟。本文应用堵塞模型对平板膜死端微滤含有单晶硅颗粒悬浮液的实验进行了模拟和分析。首先推导了四种堵塞模型的函数关系式,非线性回归得到了模型中的参数,模拟了恒速下媸奔涞脑龀ぃ峁允荆氯P涂梢栽谝欢ǔ潭壬夏D庹鑫⒙斯程,但无法得到较精确的结果,在分析模型参数后发现,膜孑氯⑸谖⒙说某跗谑刻,绝大部分时间为滤饼过滤。鉴于上述结论,首先分析了实验滤饼的压缩性,发现滤饼固含率随着脑龃蠖龃螅粲诳裳顾趼吮⒘苏攵钥裳顾趼吮⒙说脑量分析模型,以跨膜压差作为模型增量,采用忍岢龅闹甘秃郊扑懵吮含率,,推导得到了死端恒速下增量分析模型的模拟流程,哪D庵岛褪笛橹滴呛系慕虾谩M蹦D饬瞬煌∫号ǘ取⒉煌透速度下⒙吮毯省⒙吮茸杷媸奔涞谋浠榭觥对于错流微滤,本文分析了膜表面颗粒受力,发现对于微米级的颗粒,决定颗粒是否沉降在膜表面的力为渗透曳力和惯性升力,并且沉积到膜表面的颗粒将不会返回到悬浮液主体中,推导得到了颗粒受力模型的计算流程。计算了恒压工况下不同⑿浮液浓度、错流速度下渗透速度、滤饼厚度、临界粒径随时间的变化情况。基于错流微滤的扩散模型,建立了一个二维错流微滤的P停褂糜邢拊H件对其进行求解。采用提出的粘度函数,扩散系数采用反映布朗扩散和剪切诱导扩散的混合扩散系数。模拟得到了非稳态下膜表面处浓差极化层的形成过程,以及稳态下不同颗粒粒径、错流速度、渗透速度下膜表面处颗粒浓度场分布情况,计算了浓差极化层的阻力,和和木槟P徒辛吮冉希⑾治呛辖虾谩本文建立了平板膜在不同操作工况下微滤硅颗粒悬浮液的计算模型,编制了两种工况下的计算程序,模拟了微滤过程参数的变化。以上模拟可以在一定程度上指导实验,减少实验量。同时建立了描述膜表面浓差极化的P停杂谌鲜杜ú罴ɑ愕男成机制和浓度分布具有重要意义。关键词:平板膜微滤;堵塞模型;增量分析模型;颗粒受力模型;D大连理工大学硕士学位论文
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爷\孽大连理工大学学位论文独创性声明鹿作者郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用内容和致谢的地方外,本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果,也不包含其他已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。学位论文题目:平板膜微滤过程的数值模拟作者签名:日期:
大连理工大学学位论文版权使用授权书日期:圣年—氯齃日日期:刍年二隆日作者签名导师签名本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定,在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于大连理工大学,允许论文被查阅和借阅。学校有权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。学位论文题目:平板膜微滤过程的数值模拟大连理工大学硕士学位论文
言引在众多工业过程中,会产生大量含有微米级颗粒的悬浮液,需对悬浮液体系的颗粒进行分离,从而净化原水或者浓缩回收悬浮液中的颗粒材料。平板膜微滤技术属于膜分离技术的一种,被广泛应用于微滤含有微米级颗粒的悬浮液的过程。由于平板膜微滤相比于传统的过滤具有分离效率高、渗透速度大、消耗能量低等特点,所以被广泛应用到如下一些行业中:如在水处理行业中,水中悬浮液颗粒、细菌的去处;电子行业中半导体超纯水、硅材料切削液的处理;医药工业中医用纯水除菌;化学工业中各种化学品的过滤澄清等。在平板膜微滤过程中,最主要的问题是微滤膜表面和内部的污染。膜污染包括悬浮液颗粒渗透进膜内造成膜孔的堵塞,膜表面颗粒滤饼层的形成以及膜表面的浓差极化等现象。膜孔堵塞和滤饼层的形成会导致微滤过程中渗透阻力的增大。在恒压过滤中表现为渗透液的渗透速度随时间而衰减,微滤效率下降:在恒速微滤中则表现为媸间的不断增长,能量消耗的功率不断增大。浓差极化是另一种重要的膜污染:颗粒在膜表面聚集造成膜表面颗粒浓度大大高于悬浮液主体的颗粒浓度,从而造成过滤阻力的增大。为了控制膜表面的滤饼层厚度和削弱浓差极化的强度,往往