《用於液體除濕的膜流道傳熱傳質強化及其共軛機理研究》是依託東莞理工學院，由黃斯珉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：用於液體除濕的膜流道傳熱傳質強化及其共軛機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：黃斯珉
- 依託單位：東莞理工學院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
膜式液體除濕是解決傳統氣液直接接觸式液體除濕過程中除濕劑液滴夾帶問題行之有效的一種方法。空氣和除濕溶液被選擇透過性膜隔離，該膜只允許水蒸氣的透過，而嚴格阻止其他氣體和液體的滲透。為了提高膜接觸器液體除濕性能，本項目擬通過改變流道結構與形式、增加翅片等方式構建強化傳熱傳質膜式液體除濕流道，採用自由表面模型、周期性單元模型以及分形模型建立流道中流體流動與傳熱傳質數學模型並求解，計算流道中的阻力係數、努塞爾數以及舍伍德數等準則數並實驗驗證，揭示出膜除濕流道中傳熱傳質共軛及其類比機理，分析動力學參數（空氣和溶液流量、膜的熱濕傳遞性能等）和非動力學參數（流道結構參數、除濕溶液種類及物性參數、空氣和溶液溫度、空氣含濕量等）對熱質共軛傳遞及其類比規律的影響，找出其關鍵影響因素，為膜接觸器液體除濕性能的提升和膜接觸器的設計最佳化提供理論基礎。
結題摘要
本項目研究了一種能徹底解決傳統氣液直接接觸式液體除濕過程中除濕劑液滴夾帶問題的膜式液體除濕技術。依據項目計畫書的研究目標和研究內容，課題組從兩個方面進行了深入研究： （1）膜製備、傳熱傳質強化膜流道構建以及膜式液體除濕實驗研究 以PVDF和PTFE為原材料，採用相轉化法成功研製強疏水性、高透濕性的選擇性透過膜，通過表面塗覆PDMS（聚二甲基矽氧烷）或液體矽膠對膜進行強疏水改性，形成塗層/PVDF或塗層/PTFE複合膜，膜表面接觸角可以達到113°，水蒸氣擴散係數1.3m2/s。搭建了一套能實現連續除濕的膜式液體除濕實驗裝置，裝置經過除濕、溶液加熱、再生和冷卻四個過程，能夠實現連續除濕。從實驗手段上證實了膜式液體除濕技術的可行性。 （2）膜流道共軛傳熱傳質機理研究 對於平行板膜接觸器，構建了側進側出、六邊形結構的準逆流平板膜流道。空氣和溶液在流道中以錯流和逆流相結合的流動形式（準逆流）流動。另外，還構建了間壁式、溶液流道帶冷卻管的平板膜流道，及時帶走溶液吸收空氣中的水蒸氣產生的潛熱，形成內冷型平板膜接觸器。建立了流道中的流動與傳熱傳質三維數學模型，計算出了共軛傳熱傳質邊界條件下的努塞爾數和舍伍德數，揭示出了空氣和溶液通過膜相互影響產生的共軛傳熱傳質機理。通過建立側進側出平板膜接觸器內傳熱傳質活塞流數學模型並求解分析，結果表明，當入口長度比和流道長寬比等於0.1時，相比錯流流道，除濕效率提高了10%左右。 對於中空纖維膜接觸器，構建了逆流和錯流橢圓形中空纖維膜流道。採用自由表面模型、周期性單元模型和分形模型建立了流道中的流動與傳熱傳質數學模型，計算出了共軛傳熱傳質邊界條件下的努塞爾數和舍伍德數，並與等壁溫或等熱流密度邊界條件下的準則數相比較，揭示出其共軛傳熱傳質特性，結果表明，當纖維管分布越集中，阻力係數和努塞爾數越小。當橢圓半軸比越小，綜合傳熱能力得到提升；隨機分布是影響橢圓管管間傳遞現象的主要因素，阻力係數和努塞爾數分別比四邊形排列的小24.7-65.4%、19.5-91.8%。
