《親水/憎水複合膜的傳熱和選擇性傳濕機理研究》是依託華南理工大學，由張立志擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：親水/憎水複合膜的傳熱和選擇性傳濕機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張立志
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
基於聚乙烯醇/聚偏氟乙烯 (PVA / PVDF )的親水/憎水複合膜由於透濕性好而在新風全熱回收領域得到重視，其實用化的技術瓶頸是它的性能有待於進一步提高，但其傳熱傳質機理不明，導致缺乏強化熱濕傳遞的有效手段。為了克服這個技術瓶頸，本項目提出研究親水/憎水複合膜的傳熱和選擇性傳濕的機理，用分形理論來描述複合膜的微介觀結構，結合它的理化性質、界面特性，建立其傳熱傳質模型，探索膜的微介觀結構、理化性質、界面特性對熱量、水蒸汽、可揮發性有機物(VOCs)透過的影響，搞清影響複合膜性能的關鍵因素，找出強化熱量和水蒸汽傳遞、阻止VOCs滲透、提高熱濕交換性能的原理和方法。
結題摘要
本項目圍繞透濕膜的傳熱與選擇性傳濕機理而展開，旨在揭示膜這種特殊介質的熱質傳遞機理，實現膜的傳熱強化和選擇性傳濕的強化。透濕膜是一種新型熱質交換介質，它在能源、空調、環保、生命、醫藥等領域都有重要套用價值，在工農業生產中有重大需求，但其技術障礙是導熱係數低下和濕通量低，造成所需膜面積大，成本高，限制了推廣套用。為了克服這個障礙，本項目通過對其傳熱和選擇性傳濕機理的研究，闡明了強化熱質傳遞手段。開展的工作主要有：（1）對膜的滲透性能進行了分子動力學模擬。通過自由體積分析探討膜材料中孔徑和孔分布，通過徑向分布函式探討聚合物分子鏈之間以及聚合物分子鏈和小分子之間的相互作用力。重點揭示提高水蒸氣滲透係數和水蒸氣/VOCs的選擇性係數的膜材料選取原則。（2）中空纖維膜管束氣液熱濕交換原理研究。對四邊形排列和三角形排列錯流中空纖維膜組件選取典型的周期性計算單元，對其分別建立層流和湍流數學模型，在相應的邊界條件下求解控制方程，獲得該新型膜組件的相應阻力係數、Nu數、Sh數等準則數，為膜組件設計提供理論指導。（3）對膜材料導熱係數進行強化，摻雜高導熱填料，通過求解傳熱反問題，利用非線性規劃極值最佳化方法對高導熱填料的形狀進行最佳化，發明了一種“工”字形填料，實現在填料體積含量20%以下時，樹脂材料的導熱係數提高了4-5倍。上述研究闡釋了膜傳熱和傳質機理，促進了該新型分離技術向產業化的轉移。本項目共發表SCI論文20篇，英文專著1部，國內刊物4篇，獲得發明專利2項，獲得教育部自然科學一等獎1項。經過3年努力，項目達到了預期成果，所取得的成果遠超計畫(SCI論文5篇)。
