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中空纤维膜脱氧过程中dean涡强化传质研究（英文）

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Journal of Zhejiang University-Science A(Applied Physics & Engineering) 2019年第8期20卷 601-613页

作者： Qing-ran KONG Yi-zhen ZHANG Hua TIAN Li-feng FANG Ming-yong ZHOU Li-ping ZHU Bao-ku ZHU Key Laboratory of Macromolecule Synthesis and Functionalization Ministry of Education Key Laboratory of Adsorption and Separation Materials & Technologies of Zhejiang Province ERC of Membrane and Water Treatment Ministry of Education Department of Polymer Science and Engineering Zhejiang University

目的:在螺旋中空纤维膜脱氧过程中引入了dean涡,与线型中空纤维膜脱氧过程相比传质速率显著提升。本文旨在建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,探讨管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对dean涡强化传质效... 详细信息

目的:在螺旋中空纤维膜脱氧过程中引入了dean涡,与线型中空纤维膜脱氧过程相比传质速率显著提升。本文旨在建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,探讨管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对dean涡强化传质效果的影响,并优化螺旋中空纤维膜脱氧过程操作参数。创新点:1.建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型;2.该传质模型可以应用于任何螺旋中空纤维膜气-液过程的传质行为描述。方法:1.实验研究管程流体雷诺数、中空纤维膜结构参数、壳程真空度和操作温度对dean涡强化传质效果的影响,并与线型中空纤维膜传质进行对比。2.利用螺旋坐标系下的质量连续性方程以及dean涡的摄动解描述管程溶质的传质行为;利用改进的尘气模型描述膜孔道内多组份气体的扩散行为;耦合建立新的螺旋中空纤维膜脱氧过程传质模型,并与实验结果进行比较。3.模拟脱氧过程的氧、氮、水三种组分的浓度分布,优化螺旋中空纤维膜脱氧过程的膜结构参数和操作参数。结论:1.实验和模拟结果均证实dean涡可以有效提升脱氧传质速率,最大传质增强因子为2.2。2. dean涡主要受到管程雷诺数和中空纤维膜曲率的影响;当管程雷诺数较大时,中空纤维膜即使存在很小的曲率,传质的速率也有显著的提升。

关键词：传质中空纤维膜水脱氧 dean涡

在中空纤维膜中dean涡降低浓差极化的试验研究

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湖南科技大学学报（自然科学版） 2005年第3期20卷 53-57页

作者：湛含辉陈津端湛雪辉张晶晶罗定提株洲工学院环保研究所湖南株洲412008 中国地质大学环境学院湖北武汉430074 长沙理工大学湖南长沙410076

膜污染与浓差极化是不同的概念,两者是相互关联、相互影响的,浓差极化使膜表面被截留组分浓度提高,从而加速了膜污染过程的,而膜污染使部分膜孔堵塞,又会促使局部浓差极化的加剧.因而,膜污染与浓差极化成因果关系,浓差极化是导致膜渗流... 详细信息

膜污染与浓差极化是不同的概念,两者是相互关联、相互影响的,浓差极化使膜表面被截留组分浓度提高,从而加速了膜污染过程的,而膜污染使部分膜孔堵塞,又会促使局部浓差极化的加剧.因而,膜污染与浓差极化成因果关系,浓差极化是导致膜渗流量下降和分离效率降低的原因.在中空纤维膜中,dean涡这种不稳定流能有效地将膜靠近膜壁的浓差极化现象大大消除.通过设计一组试验,证明了浓差极化的危害性和dean涡能较大程度的降低浓差极化.从能耗的观点上说,试验结果表明,有dean涡存在的编织型中空纤维膜,其能耗低于直线型,其渗透流量和回收率高.图12.参19.

关键词：浓差极化膜污染 dean涡编织型中空纤维膜渗透流量能耗

dean涡的微粒分离原理在污水2级处理中的应用

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水处理技术 2015年第7期41卷 65-67,71页

作者：龙天渝肖星重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室重庆400045

将弯道层流流动形成的dean涡产生的微粒分离原理运用于污水的2级处理,通过研发水动力分离处理装置,采用投加适量絮凝剂后的某河水进行实验,研究在流道中不同体积流量和絮凝剂含量下装置的分离效果。结果表明：当进水粒径在94.55~161.4μ... 详细信息

将弯道层流流动形成的dean涡产生的微粒分离原理运用于污水的2级处理,通过研发水动力分离处理装置,采用投加适量絮凝剂后的某河水进行实验,研究在流道中不同体积流量和絮凝剂含量下装置的分离效果。结果表明：当进水粒径在94.55~161.4μm时,分离效果最好;当体积流量小于600 m L/min时,体积流量越大则分离效果越高,而体积流量大于600 m L/min后,分离效果基本不变;在体积流量为600 m L/min时对浊度的去除率在90%以上,对TP和SS去除率分别在85%和50%以上,经装置分离后的清水的浊度大致为1 NTU;在体积流量为600 m L/min时,絮凝剂Fe Cl3的适宜投加质量浓度为21 mg/L。

关键词： dean涡水动力分离粒径分布体积流量絮凝剂

dean涡的微粒分离原理在污水二级处理中的应用研究

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Dean涡的微粒分离原理在污水二级处理中的应用研究

作者：肖星重庆大学

学位级别：硕士

传统的微粒分离技术包括:絮凝沉淀、电泳分离、免疫磁珠分离、膜分离、流体动力分离技术等,而各项技术都存在着不同的优缺点,其中应用最为广泛的膜分离技术的发展也始终受到浓差极化和膜污染问题的限制。关于弯道层流dean涡微粒分离原... 详细信息

传统的微粒分离技术包括:絮凝沉淀、电泳分离、免疫磁珠分离、膜分离、流体动力分离技术等,而各项技术都存在着不同的优缺点,其中应用最为广泛的膜分离技术的发展也始终受到浓差极化和膜污染问题的限制。关于弯道层流dean涡微粒分离原理已在动力等领域中应用,本研究尝试将弯道层流流动形成的dean涡产生的微粒分离原理运用于污水的二级处理,开发一种可替代膜、仅依靠流体动力的分离装置。通过流道的流场数值模拟与设计,开发水动力分离(Hydrodynamic Separation,HDS)处理装置,根据流道长度与高度分为整圈1.1mm、整圈1.0mm和半圈1.0mm三种HDS装置。应用HDS装置,分别采用投加椰壳活性炭的自来水和投加适量絮凝剂后的某河水进行试验,研究进水颗粒粒径分布、进水流量、混凝剂浓度和流道长度对流道装置分离效果的影响。通过试验及理论分析获得以下成果:①椰壳活性炭HDS试验中,整圈1.1mm HDS和整圈1.0mm HDS装置对进水SS的去除率均达到90%以上,半圈1.0mm HDS装置达到75%左右,其中,整圈1.1mm HDS装置出水效果最好。当进水颗粒粒径分布在94.6～161.4um时,分离去除效果最好。②混凝HDS试验中,当流量小于600m L/min时,流量越大则分离效果越高,而流量大于600m L/min后,分离效果基本不变,HDS最佳工况流量为600m L/min。此时,整圈1.1mm HDS对浊度的去除率在90%以上,对TP、SS去除率分别在85%、50%以上,经装置分离后的清水的浊度约为1NTU,所研发的HDS装置应用于污水二级处理中有良好的处理效果。③混凝剂Fe Cl3所形成的絮体较为密实,粒径较大;PAC所形成的絮体粒径小,易破碎;HDS装置前混凝应采用混凝剂Fe Cl3,而不宜采用PAC。在最佳流量下,絮凝剂Fe Cl3的最佳投加浓度为21mg/L。④半圈HDS相对于整圈HDS,分离效率较低且不稳定,建议采用整圈HDS处理水质。⑤HDS仅仅适用于进水中存在非溶解性颗粒类物质的分离,不适用于对COD等溶解性物质的分离。

关键词： dean涡微粒分离水动力污水

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基于dean涡效应的弯管冲蚀机理分析

江苏航运职业技术学院学报 2022年第1期21卷 53-58页

作者：吕文超陈培红徐亮江苏航运职业技术学院轮机工程学院江苏南通226010

冲刷腐蚀是船舶管路损伤失效的重要原因,而管道内介质的流动速度是影响冲刷腐蚀速率的关键因素。基于数值模拟方法,对90°弯管不同位置的液相介质速度分量进行了计算与分析,发现管道冲刷腐蚀速率并非由介质流动合速度决定,而是由与管道... 详细信息

冲刷腐蚀是船舶管路损伤失效的重要原因,而管道内介质的流动速度是影响冲刷腐蚀速率的关键因素。基于数值模拟方法,对90°弯管不同位置的液相介质速度分量进行了计算与分析,发现管道冲刷腐蚀速率并非由介质流动合速度决定,而是由与管道轴向垂直的横截面内的速度分量(dean涡强度)决定。横截面内的dean涡强度越大,介质与壁面金属基材之间的传质过程越快,越容易导致管道冲刷腐蚀加速。

关键词：冲刷腐蚀弯管 dean涡数值计算

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人工肝弯曲形中空纤维反应器内传质动力学

医用生物力学 2024年

作者：王子恒许少锋余一帆王子辰张学昌浙大宁波理工学院机电与能源工程学院浙江理工大学机械工程学院浙江大学机械工程学院

目的研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响，为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法采用数值模拟方法，建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学（computationalfluiddynamics，CFD）模型，通过K-K... 详细信息

目的研究弯曲形中空纤维反应器对人工肝传质动力学的影响，为新型反应器结构优化设计和临床操作参数提供依据。方法采用数值模拟方法，建立三维弯曲形中空纤维反应器计算流体动力学（computationalfluiddynamics，CFD）模型，通过K-K方程和达西定律综合考虑反应器内的对流传质与扩散传质，并分析弯曲数量和弯曲幅度对传质行为的影响。结果弯曲形反应器内由于离心力作用会产生dean涡，促进管程内溶质再混合进而增强扩散传质，同时弯曲形反应器跨膜压大进而增强对流传质，即dean涡和大的跨膜压共同提高了溶质的清除速率。弯曲数量为0、3、6、9、12且弯曲幅度为1 mm时，胆红素的清除速率分别为113.44、117.95、121.89、129.89、140.57 mL/min；弯曲幅度为0、0.5、1、1.5、2 mm且弯曲数量为3时，胆红素的清除速率分别为113.44、115.45、117.95、120.16、123.14 mL/mi。结论弯曲形中空纤维反应器有助于提高人工肝的毒素清除效率。

关键词：人工肝中空纤维反应器 dean涡跨膜压传质动力学

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弯曲微槽道内流场的PIV测量和数值模拟

实验流体力学 2007年第1期21卷 19-24页

作者：张永胜郝鹏飞何枫清华大学航天航空学院北京100084

利用micro-PIV和CFD数值模拟研究水力直径为220μm正方形截面弯曲微槽道中的流动特性。实验中利用micro-PIV测量了槽道中5个不同深度流场,雷诺数为Re=42,91和239。实验测量和数值模拟相吻合,弯曲的微槽道不同截面处存在由二次流诱发的D... 详细信息

利用micro-PIV和CFD数值模拟研究水力直径为220μm正方形截面弯曲微槽道中的流动特性。实验中利用micro-PIV测量了槽道中5个不同深度流场,雷诺数为Re=42,91和239。实验测量和数值模拟相吻合,弯曲的微槽道不同截面处存在由二次流诱发的dean涡,并随dean数的增加,涡结构更加复杂;dean涡对截面内两种液体接触面会产生影响,所以可以通过利用dean涡的发展加强微管道中的混合。

关键词：微槽道 micro-PIV CFD 二次流 dean涡

电磁力诱导二次流对微流体混合效果影响的研究

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力学与实践 2011年第2期33卷 24-29页

作者：郭春海谭俊杰张旺龙南京理工大学动力工程学院南京210094

设计了一种微流道中液体混合的方法,基于电磁力的作用,诱导微流道中二次流动发生,从而产生dean涡,使流道中流体出现往复运动及流体界面的弯曲延伸,使不同流体的接触面积大大地增加,从而提高混合效率.对3种结构的工况进行了比较.建立了... 详细信息

设计了一种微流道中液体混合的方法,基于电磁力的作用,诱导微流道中二次流动发生,从而产生dean涡,使流道中流体出现往复运动及流体界面的弯曲延伸,使不同流体的接触面积大大地增加,从而提高混合效率.对3种结构的工况进行了比较.建立了微流道混合系统的理论模型并进行了数值模拟,对流体混合过程进行了分析并对混合效率进行了评价.进行了验证性的试验研究,对模拟结果与试验结果进行了比较,结果相吻合.

关键词：微流动电磁力二次流 dean涡

在中空纤维膜中利用二次流降低膜污染的优化设计参数

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选煤技术 2004年第4期32卷 39-42页

作者：湛含辉株洲工学院环保研究所 412008

从二次流的角度对中空纤维膜进行了降低膜污染的理论和试验设计 ,为该研究方向指出了主要试验条件和内容。

关键词：中空纤维膜二次流 dean涡膜污染 dean数雷诺数