干湿壁温差推动膜蒸馏海水淡化过程的运动强化研究

发布时间：2023-04-06 23:20

　　本文考虑利用在“干湿壁温差”推动膜蒸馏进行海水淡化,着重研究污染颗粒的运动规律,得到强化换热表面的最小有效尺度,从而提高传热效率；以及强化干(湿)壁与膜面间流体的流动过程,抑制膜蒸馏中的“浓度极化”和“温度极化”,从而提高传质效率 对随机行走理论进行深入,并引入颗粒浓度边界层概念,研究坑道对污染颗粒碰并沉积规律的影响,并根据实验结果进行了验证,证实其合理性。此外,本文还探讨了污染粘附颗粒的清除机理,特别是坑道内的气体和水力清除,进行了理论临界雷诺数的计算,结果和实验有比较好的契合度。粘附颗粒的粒度分析结果也很好地佐证了坑道粘附模型的可用性。综合坑道粘附理论模型和实验观测结果,认为取热干壁面的换热强化最小有效尺度在3到5微米之间,即在这个尺度,干壁面较好提高换热效率的同时,具有比较优秀的抗污属性。 对于膜与壁面间流体的热不稳定性,本文也进行了深入的研究,并对典型的Benard二次流进行了分析和数值模拟,肯定了Benard涡流对减轻膜蒸馏中的“浓度极化”,“温度极化”影响的作用。提出了相关参数间的定性关系。在一定的工作环境下,只要使膜蒸馏海水侧的厚度小于临界值(与干湿壁温差有关),就能产生...

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 前言
    1.1 能源与水资源危机
    1.2 解决能源问题的方法及其困境
    1.3 海水淡化现状及其困境
    1.4 研究目的
第2章 干湿壁推动膜蒸馏技术及其问题
    2.1 干湿壁温差能源的原理
    2.2 干湿壁温差推动膜蒸馏海水淡化过程的原理
    2.3 干湿壁温差推动膜蒸馏过程的可行性分析
    2.4 干湿壁温差推动膜蒸馏过程中急需解决的问题
        2.4.1 多尺度强化传热表面上最小有效尺度
        2.4.2 "流体失稳形成Benard涡流"对膜蒸馏中温度极化和浓度极化的抑制规律
第3章 取热干壁表面抗污染理论研究
    3.1 空气中污染粒子的运动理论
    3.2 取热表面污染机理
        3.2.1 模型简化
        3.2.2 大空间里颗粒运动分布函数的推导
        3.2.3 坑道空间粒子运动理论推导
    3.3 微纳米粘附力学模型及清除机理
        3.3.1 微纳米颗粒的粘附力
        3.3.2 流体清除机理
    3.4 本章小结
第4章 取热表面抗污染实验研究
    4.1 实验方案及实验设备
        4.1.1 多尺度表面的制作
        4.1.2 形貌的观测与表征
        4.1.3 实验具体流程图
    4.2 实验结果分析与讨论
        4.2.1 坑道初始沉积效果比较
        4.2.2 流体清除结果分析
    4.3 本章小结
第5章 热不稳定性在膜蒸馏中的应用
    5.1 自由表面和刚性表面的流体热不稳定性
    5.2 Marangoni-Rayleigh-Benard实验装置
        5.2.1 Marangoni-Benard实验
        5.2.2 Rayleigh-Benard实验
    5.3 Benard涡流数值模拟
        5.3.1 物理模型
        5.3.2 控制方程
        5.3.3 模拟结果与讨论
    5.4 本章小结
第6章 结论与展望
参考文献
致谢



本文编号：3784609