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计算流体力学在膜过程传质优化中的研究进展
  • ISSN号:1000-6613
  • 期刊名称:《化工进展》
  • 时间:0
  • 分类:TQ021.8[化学工程]
  • 作者机构:清华大学化学工程系,北京100084
  • 相关基金:国家自然科学基金(21576150)、清华大学科学基金(20131089399)及国家科技部科研院所技术开发研究专项资金(2013EG111129)项目.
中文摘要:

分别从膜组件、膜本身结构、膜过程操作条件、膜过程耦合4个方面的优化阐述了近期计算流体力学(CFD)在膜过程传质优化中的研究及应用进展。指出CFD模拟对料液隔网的形态研究和局限性改进显示出了优越性;在膜表面形貌及支撑层结构修饰与优化方面发挥了关键作用;对脉动流、两相流与机械振动的引入及其在流场、浓度场、温度场中的可视化研究也已相对成熟;此外,CFD模拟证明,将膜过程与其他动态分离过程相耦合也是提高膜表面剪切速率、增强传质与分离效率的有效途径。指出了目前大部分CFD模拟工作的准确性还不够、通过模型优化改善准确性时会不可避免地增加模拟计算的复杂性以及膜组件的设计研究与材料加工工艺还不很匹配等存在的问题,认为该领域未来的发展方向将集中在不同优化方式的耦合,以及利用新兴的检测技术与制备工艺弥补目前实验数据缺乏的弊端,得到更贴合实际的理论模型。

英文摘要:

Recent research progress on how CFD helps contribute to mass transfer in membrane process respectively from four different aspects, membrane module, membrane structure, operation conditions and process coupling were reviewed in this paper. It pointed out that the superiority of CFD simulation for mass transfer optimization of membrane process is widely proved not only in the design and modification of feed spacer and membrane structure, but also in the visualization researches of pulsating flow, two-phase flow and mechanical vibration in different fields (flow, concentration and temperature) . In addition, CFD simulation was employed to illustrate mass transfer mechanism of coupling membrane with other dynamic systems and found it a promising way to increase the shear rate of boundary layer, which can further result in better separation efficiency. However, it is still difficult for CFD simulation to get both high accuracy and low computation expense. On the other hand, current material processing technology cannot satisfy the simulation study, which hindered the practical application of CFD. Future researches will focus on combining various optimization methods and applying emerging detection and manufacturing technologies to make up the deficiency in experiment and thus, achieve new computational models which fit the practical situation better.

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期刊信息
  • 《化工进展》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国化工学会 化学工业出版社
  • 主编:曹湘洪
  • 地址:北京市东城区青年湖南街13号
  • 邮编:100011
  • 邮箱:hgjz@263.net
  • 电话:010-64519500/9501/9502
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6613
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1954/TQ
  • 邮发代号:82-311
  • 获奖情况:
  • 全国中文核心期刊,中国精品科技期刊,中国百种中国杰出学术期刊,第七届全国石油和化工行业优秀期刊一等奖,吕国化工学会会刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:37234