高虹
,
田瑞
,
杨晓宏
,
李嵩
工程热物理学报
本文针对膜蒸馏实验中开放式的窄空气隙,研究其内流动与换热机理.研究发现,对于开放式的大宽隙比(120:1)空气隙,即使其厚度仅为 1 mm,也会形成向上流动的流场,其流动状态为层流,温度分布为直线分布.空气隙内按实验结果求得的热流密度大于按导热公式计算的结果.本文给出的数值模拟结果与实验结果吻合较好.
关键词:
膜蒸馏
,
空气隙
,
自然对流
,
数值模拟
高虹
,
田瑞
,
杨晓宏
,
齐晓娟
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2011.01.003
通过圆柱形喷嘴膜组件和鸭嘴形喷嘴膜组件热腔实验,发现旋转切向入流膜组件的膜通量是单一进口管膜组件2～3倍,而后用数值模拟的方法研究了旋转切向入流膜组件强化传质的原因,数值模拟结果表明,膜组件结构参数改变后,近膜面处的温度边界层以及膜面上的温度分布会发生变化鸭嘴形喷嘴膜组件热腔内的温度边界层厚度为1mm,圆柱形喷嘴膜组件的温度边界层厚度为2.8 mm,并且对于鸭嘴形喷嘴膜组件在小流量下也可获得较高的膜面温度.
关键词:
膜蒸馏
,
强化
,
温度边界层
胡俊虎
,
田瑞
,
杨晓宏
,
席魁
,
魏文龙
,
张欣宇
工程热物理学报
设计了一种新型的半导体制冷空气隙膜蒸馏系统,将具有半导体制冷的冷腔与膜蒸馏系统的热腔有机地结合起来.实验研究了半导体输入电流、冷却水流量及热液温度对通量的影响.实验表明:冷却水流量900 L/h,输入电流8A时的冷壁温度平均为5℃,制冷面各测点的温差最大只有0.5℃,制冷面温度均匀;实验工况8～12 A,冷却水流量300L/h时,膜通量随半导体输入电流的增大而增大.本文的研究为小型半导体制冷空气隙膜蒸馏系统的理论与应用研究奠定了基础.
关键词:
半导体制冷
,
空气隙膜蒸馏
,
膜通量
,
电流
魏文龙
,
杨晓宏
,
田瑞
,
高虹
,
杨胜男
膜科学与技术
doi:10.16159/j.cnki.issn1007-8924.2015.03.010
为提高膜蒸馏传质过程效率,在新型热电制冷平板式膜蒸馏组件的基础上,对新型半导体冷腔的制冷性能进行分析,通过对具有不同旋向结构参数的热容腔数值模拟计算,获得2mm小空间膜热容腔近膜面处的流场和温度场,比较分析不同边界层涡量值和温度梯度,数值计算结果表明:具有开槽宽度3 mm,角度60.的分水盘的涡量值为0.088 (1/s),温度梯度0.02℃/mm,该结构削弱了膜面处边界层的温度极化和浓度极化,为研究提高膜蒸馏传质通量方法的物理机制奠定了基础.
关键词:
热电制冷
,
膜蒸馏
,
旋向结构参数
,
涡量
,
温度梯度
尹秀翠
,
邢世录
,
杨晓宏
,
杨胜男
,
田瑞
膜科学与技术
以新型气隙式膜蒸馏冷腔为研究对象,拟寻求合适的制冷源来代替大型、高耗能的制冷机.对新型空气隙膜组件与半导体制冷片的匹配理论进行了研究,并且做了耦合设计.实验采用空气强制对流散冷和循环水浴散热的方式,测试分析在特定条件下半导体冷端温度的变化规律,探求适合于空气隙膜蒸馏冷腔的片数及运行工况.研究结果表明,半导体制冷片不但响应时间迅速,而且长时间运行稳定性好.散热循环水浴流量对半导体冷端的温度影响很大.在风机风量600 m3/h,室温22℃,散热循环水浴流量700 L/h,水温20℃的条件下,输入电流I=20 A时,半导体冷端温度是8.86℃,制冷量是112.83W,在膜面积为0.010 4m2时,可以达到膜蒸馏冷腔所需的温度条件.可以作为优化新型气隙式膜组件冷腔的首选方案.
关键词:
空气隙膜蒸馏
,
半导体制冷
,
耦合设计
,
匹配理论
吕海莉
,
田瑞
,
杨晓宏
,
马淑娟
膜科学与技术
doi:10.3969/j.issn.1007-8924.2012.01.013
利用目前国内生产的PTFE疏水膜,以自来水、盐水溶液作工质进行了多层并接气隙式膜蒸馏实验,比较了几种膜的分离性能,研究了料液温度、料液流量、浓度对膜渗透通量的影响,各种膜的通量稳定性及污染情况.实验结果表明:4#膜在长期自来水、盐水实验中通量、电导率都较稳定,特别是在后期实验中,通量最大；而孔径大、涂层薄的1#膜在前期实验中通量较大,而随运行时间增长,通量有所下降,特别是盐水实验中,截留率低,电导率高,因此不适合淡化苦咸水用,综合来看4#膜性能较好.实验后各种膜表面的污染情况较严重,都有黄色沉积物.
关键词:
疏水膜
,
膜通量
,
膜组件
,
膜污染
杨胜男
,
杨晓宏
,
田瑞
,
席魁
,
魏文龙
工程热物理学报
分析了膜蒸馏与热电制冷耦合关系,获得耦合的充要条件为热电制冷器应提供充足制冷量及较大温差.通过拟合温差和传质通量及冷端冷负荷分析,建立了热电制冷与膜蒸馏过程耦合的热量平衡方程及耦合特性参数方程,定义了耦合特性参数、耦合工况.理论分析表明,随着制冷温度的增大,膜蒸馏通量预测值的最大值先增大后减小,当制冷温度为279.65 K、热腔入口工质温度为362.15 K时取得最大值65.99 kg/(m2·h).本文为热电制冷膜蒸馏实验研究奠定了基础.
关键词:
膜蒸馏
,
热电制冷
,
耦合特性参数
,
传质通量
齐晓娟
,
田瑞
,
杨晓宏
,
贾晨霞
,
李嵩
工程热物理学报
本文运用CFD软件,采用水作为工质,在第Ⅲ代膜组件基础上,对旋转切向入流空气隙膜蒸馏热容腔内的流场进行了模拟计算,通过数值模拟结果与实验数据的比较分析,验证了针对膜组件热容腔进行理论模拟所设置的物理模型和边界条件是符合实际的,理论模拟值和实验值的误差在20%范围内,其结果较为理想.
关键词:
膜蒸馏
,
流场
,
数值模拟
,
可行性分析
高虹
,
田瑞
,
杨晓宏
,
陈永艳
工程热物理学报
本文研究了空气隙膜蒸馏的传热过程,给出了其主要的传热计算公式.实验结果表明热腔内进液流量的增加,使传热强化,膜通量增加,但提高膜通量最有效的方式还是提高进液的温度.针对膜蒸馏热腔内切向旋转入流的特点,本文认为采用近似对流外掠平板的经验公式更加合适,并根据实验结果拟合出热腔对流换热的经验公式,计算结果与实验结果吻合较好.空气隙厚度大于3 mm后,由于空气隙内自然对流换热的影响,空气隙传递的热量反而增加,并且进液温度越高,自然对流换热对总热流密度的影响越大.根据实验结果给出了水蒸气在冷壁表面凝结换热的表面传热系数计算公式.
关键词:
膜蒸馏
,
空气隙
,
传热
杨晓宏
,
田瑞
,
李思岩
,
杨胜男
膜科学与技术
膜蒸馏组件进行浓缩和提纯需提供冷、热温差,设计了采用半导体制冷的膜蒸馏组件冷腔,构成了一种新型的空气隙膜蒸馏组件.半导体组件冷腔热端采用肋片箱体式水冷散热,在一定流量下,测试了热电堆为3片、6片、8片及9片,电压为4～9 V时冷腔表面及热端散热水域温度等制冷性能.结果表明:当输入电压一定时,半导体片数越多,制冷表面温度越低,9片9V时,温度已达到零下,为-6.1℃；6片热电片,电压5～7 V时制冷表面温度可维持6.5～8.3℃,低于10℃,且消耗的功率较小,满足膜蒸馏所需冷端要求.实验工作为研究半导体制冷组件在太阳能膜蒸馏装置的工程应用奠定了一定基础.
关键词:
膜蒸馏
,
半导体制冷
,
制冷性能
