膜科学与技术

应用CFD优化螺旋卷式膜组件流道结构

作者：杨明智，侯蒙杰，伍泓宇，李琳，徐瑞松，康国栋，曹义鸣，王志，王同华

单位： 1大连理工大学化工学院，大连市膜材料与膜过程重点实验室，大连 116024 2天津大学化工学院化学工程研究所天津市膜科学与海水淡化技术重点实验室化学工程联合国家重点实验室(天津大学) 天津化学化工协同创新中心，天津 300072 3中国科学院大连化学物理研究所洁净能源国家实验室(DNL)，大连 116023

关键词：螺旋卷式膜组件；计算流体力学；气体膜分离；模拟计算

DOI号：

分类号： TQ028.8

出版年,卷(期):页码： 2022,42(5):79-85

摘要：

为探究螺旋卷式膜组件流道结构对流体流动和膜组件分离性能的影响，本文在对螺旋卷式膜组件中流体流动分离过程进行分析后，对膜组件内含有隔网的流道进行简化建模，利用计算流体力学（CFD）方法对流体在流道中的流动分离情况进行三维模拟计算。以隔网编织方式为变量，考察不同隔网编织方式下流体的流动状态和二氧化碳分离传质效果以确定较优的隔网编织方式。结果表明，隔网编织方式通过影响膜组件流道结构进而改变流体流动形态、剪应力分布、速度分布和压力分布。采用部分编织型隔网时，流体流动压降约为60 Pa/m，二氧化碳分离效率为90 %左右。可以同时实现膜组件较优的分离性能和较低的流动压降。

After simplifying the fluid flow channel of spiral wound membrane module, the computational fluid dynamics (CFD) method is used to perform three-dimensional simulation of the fluid flow in the channel. The fluid flow state, the carbon dioxide separation and mass transfer effect using different spacer woven type were investigated. The results show that the partial woven spacer can simultaneously achieve better separation performance and lower pressure drop. Its pressure drop is about 60 Pa/m and percentage of CO2 separation is about 90 %.

基金项目：

国家重点研发计划(2017YFB0603403)，国家自然科学基金(21878033，21978034)，大连市科技创新基金项目（2018J12GX031）

作者简介：

杨明智（1996-），男，硕士研究生，山东淄博人，从事气体分离卷式膜组件传质模型研究。Email：yangmingzhi1996@outlook.com

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