中空纖維膜過濾系統(tǒng)由于裝填密度高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點已廣泛應(yīng)用在水處理、生物分離等領(lǐng)域，工程中的應(yīng)用規(guī)模逐年增大，但運行效率和穩(wěn)定性方面的技術(shù)風險也隨之增大。如何控制膜污染、實現(xiàn)高效和穩(wěn)定運行一直是工業(yè)界和學術(shù)界面臨的巨大挑戰(zhàn)。 為此，國內(nèi)外開展了大量中空纖維膜組件優(yōu)化設(shè)計實驗研究以及流體力學優(yōu)化控制理論研究。基于Hagen-Poisenille方程的纖維膜過濾等模型，忽略了可滲透圓管中徑向滲透通量對流動阻力的影響，同時也缺乏有效的實驗監(jiān)測方法對模型進行驗證，限制了模型的實際應(yīng)用。
根據(jù)分割疊加原理建立了中空纖維膜點通量測量方法，針對中空纖維膜運行中徑向跨膜流動對纖維內(nèi)腔流動阻力影響，基于質(zhì)量和動量守恒原理，建立了中空纖維膜過濾流體力學數(shù)學模型，明確了中空纖維膜絲內(nèi)徑、長度與產(chǎn)水效率之間的構(gòu)效關(guān)系。該模型模擬值與文獻中實驗結(jié)果相對比，誤差僅為1.1%。該項工作為中空纖維膜組件設(shè)計優(yōu)化和系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了重要的理論依據(jù)，標志著該校膜國家重點實驗室在中空纖維膜技術(shù)基礎(chǔ)理論方面取得新的突破。該項研究得到了國家973計劃、教育部創(chuàng)新團隊發(fā)展計劃的資助。
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