中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究

1、第43卷第5期西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)2009年5月JOURNALOFXIANJIAOTONGUNIVERSITYVol.435May2009中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究王贊社1,馮詩(shī)愚1,李云1,顧兆林2(1.西安交通大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院,710049,西安;2.西安交通大學(xué)人居環(huán)境與建筑工程學(xué)院,710049,西安)摘要:將直接接觸式膜蒸餾的概念和操作過(guò)程引入到換熱器的設(shè)計(jì)中,提出了一種既有傳熱又有傳質(zhì)的新型中空纖維膜換熱器.以水為工作介質(zhì),對(duì)采用聚偏氟乙烯膜(PVDF)的中空纖維膜換熱器進(jìn)行了初步的傳熱、傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究,考察了逆流布置下溶液的進(jìn)口溫度和流量對(duì)換熱器的傳熱、傳質(zhì)效果

2、的影響,并構(gòu)建了同樣尺寸的銅列管式換熱器進(jìn)行對(duì)比研究.實(shí)驗(yàn)和理論結(jié)果表明,雖然膜材料本身的熱傳導(dǎo)系數(shù)較低,但膜換熱器冷熱流體之間接觸面積比傳統(tǒng)換熱器大,特別是水蒸氣從熱側(cè)向冷側(cè)進(jìn)行質(zhì)量傳遞的同時(shí)還進(jìn)行潛熱傳遞,流體的進(jìn)出口溫差也有大幅度提高.初步研究結(jié)果顯示,、小流量下,膜換熱器的傳熱性能優(yōu)于金屬換熱器,換熱器,關(guān)鍵詞:中空纖維膜;換熱器;中圖分類號(hào):TB61;8:02532987X(2009)0520040206StudyonHeatandMassTransferofHollowFiberMembraneHeatExchangerWANGZanshe1,FENGShiyu1,LIyun1,G

3、UZhaolin2(1.SchoolofEnergyandPowerEngineering,XianJiaotongUniversity,Xian710049,China;2.SchoolofHumanSettlementandCivilEngineering,XianJiaotongUniversity,Xian710049,China)Abstract:Anexperimentonheatandmasstransferofahollowfibermembraneheatexchangerproposedinourstudywasconductedwithwaterasaworkingmed

4、iumandPoly(vinylidenefluor2ide)(PDVF)asamembranematerial.Theinfluenceofinlettemperatureandflowrateoftheso2lutiononheatandmasstransferoftheheatexchangerwasexploredunderthecounterflowcondi2tion.Moreover,abrassshell2and2tubeheatexchangerwiththesamesizeasthemembraneonewasfabricatedtocompareitsheattransf

5、er,pressuredropandothercharacteristicswiththoseofthemembraneheatexchanger.Theexperimentalandtheoreticalstudiesindicatethatalthoughthethermalconductivityofthemembranematerialsislower,theheattransfercapabilityofthemembraneheatexchangerishigherduetoitslargercontactsurfacebetweenthehotfluidandcoldfluid,

6、especially,thelatentheatofthevaporcausedbythemasstransferfromthehotsidetothecoldside.Theexperimentalresultshowsthattheperformanceofthemembraneheatexchangerisbetterthanthatofthemetaloneatthelowflowrateundertheexperimentaloperationcondi2tions.However,whentheflowvelocityinthetubesincreases,thefrictiona

7、lresistanceinthemembraneheatexchangerisfarlargerthanthatinthemetalheatexchanger.Itseemsthatthepresentheatexchangercouldbeappliedunderlowflowrateconditions.Keywords:hollowmembrane;heatexchanger;membranedistillation;wasteheatrecovery收稿日期:2008207222.作者簡(jiǎn)介:王贊社(1971-),男,博士生;馮詩(shī)愚(聯(lián)系人),男,博士,講師.基金項(xiàng)目:陜西省科技研究發(fā)展

8、計(jì)劃資助項(xiàng)目(2005K05-G17).http:第5期王贊社,等:中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究41符號(hào)表平均孔徑,m孔隙率,%rA膜面積,mdALASFRePrutQ換熱量,kWJGL、GSv管徑,m管側(cè)截面積,m2殼側(cè)截面積,m2管外側(cè)換熱面積,m2雷諾數(shù)普朗特?cái)?shù)流速,m/s管側(cè)進(jìn)口溫度,水蒸氣的傳質(zhì)量,kg/(m2K)管側(cè)、殼側(cè)進(jìn)口流量,L/h膜管內(nèi)流速,m/s平均溫差,換熱系數(shù),W/(m2K)換熱溫差,沿程阻力,Pardsd0n膜管內(nèi)半徑,m管壁厚,m膜管外半徑,m膜換熱器外徑,m膜換熱器內(nèi)徑,m膜管數(shù)量tmHfl管的有效長(zhǎng)度,mtp在工業(yè)生產(chǎn)的很多領(lǐng)域,大量的廢汽、廢

9、熱和余熱等低品位能源以廢水的形式被直接排出,造成了能量和水資源的大量浪費(fèi).在廢水余熱回收方面,大多采用金屬制造的間壁式換熱器作為冷熱交換的中介設(shè)備,換熱器的體積、重量和初投資很大1,而且在回收了余熱的部分能量后,將回收后含有雜質(zhì)的廢水直接排空,嚴(yán)重浪費(fèi)了水資源.、溶質(zhì)提純、廢水處理等領(lǐng)域223.直接接觸式膜蒸餾組件的結(jié)構(gòu)類似于管殼式換熱器,膜組件中排列了成百上千根由高分子疏水性材料制成的微細(xì)膜管,將流體分為管側(cè)和殼側(cè)兩部分,膜管大大增加了溶液與膜材料的有效接觸面積.與管殼式換熱器最大的不同在于,直接接觸式膜蒸餾過(guò)程中,有水蒸氣從熱側(cè)溶液向冷側(cè)溶液擴(kuò)散,而溶液本身不發(fā)生混合,擴(kuò)散的方向取決于膜兩

10、側(cè)水蒸氣的飽和分壓,擴(kuò)散的通量取決于膜材料的結(jié)構(gòu)參數(shù)和膜兩側(cè)的水蒸氣的分壓差4.國(guó)內(nèi)外對(duì)于直接接觸式膜蒸餾過(guò)程在溶液膜分離領(lǐng)域應(yīng)用的研究較多,但研究范圍大多限于海水和苦咸水淡化、溶質(zhì)提純、溶液分離等方面528,對(duì)于既有傳熱過(guò)程又有傳質(zhì)過(guò)程的膜組件應(yīng)用于換熱器的設(shè)計(jì)研究還未見(jiàn)報(bào)道.因此,本文將直接接觸式膜蒸餾的概念和操作過(guò)程引入到換熱器的設(shè)計(jì)中,以能量和水資源的雙向回收或傳遞為研究目的,提出一種新型中空纖維膜式換熱器,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算來(lái)初步研究其傳熱、傳質(zhì)過(guò)程及特性.四氟乙烯膜(PTFE).這些膜材料都是高分子疏水性微孔膜材料,其膜孔直徑和水蒸氣分子的平均自由程相當(dāng)1,只有水,.冷熱流體水蒸

11、氣傳遞的.在換熱器殼體中布置了成百上千根中空纖維膜微細(xì)膜管,熱流體在膜管內(nèi)側(cè)流動(dòng),冷流體在膜管外側(cè)流動(dòng).如圖1中的微觀放大圖所示,膜管上布置了許多微孔,在膜兩側(cè)水蒸氣的壓差的作用下,水蒸氣分子由管側(cè)擴(kuò)散至殼側(cè).因此,膜兩側(cè)流體的換熱過(guò)程包括兩部分,一部分是通過(guò)膜材料的導(dǎo)熱量,一部分是透過(guò)膜孔的水蒸氣所帶走的潛熱量.本實(shí)驗(yàn)中,微細(xì)膜管是由高分子疏水微孔膜PVDF材料制成,PVDF材料的導(dǎo)熱系數(shù)與金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)相比很小,只有0114W/(mK)9.但是,微細(xì)膜管為管側(cè)和殼側(cè)的溶液提供了非常大的接觸面積,可以彌補(bǔ)膜材料導(dǎo)熱系數(shù)的不足,而且由于水蒸氣的潛熱量很大,從管側(cè)至殼側(cè)的水蒸氣的傳質(zhì)作用非常

12、有利于傳熱過(guò)程.1中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)原理在膜蒸餾技術(shù)中,常用的膜材料有聚乙烯膜(PE)、聚丙烯膜(PP)、聚偏氟乙烯膜(PVDF)和聚圖1直接接觸式膜蒸餾組件示意圖水蒸氣的傳質(zhì)量(單位時(shí)間、單位面積下水蒸氣通過(guò)膜的膜通量)與膜材料的特性和流體操作參數(shù)http:42西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)第43卷有關(guān),膜材料的特性包括孔隙率、壁厚和膜管的彎曲因子等,流體操作參數(shù)包括流體溫度、流速和流動(dòng)方式等.水蒸氣跨膜傳質(zhì)過(guò)程非常復(fù)雜,其傳質(zhì)方程可以用下式表示10J=K(pf,m-pp,m)(1)式中:pf,m為膜內(nèi)側(cè)水蒸氣飽和壓力,Pa;pp,m為膜外側(cè)水蒸氣飽和壓力,Pa;K為膜蒸餾系數(shù),與膜材料本身的特性和

13、冷熱側(cè)流體的操作參數(shù)有關(guān).文獻(xiàn)11詳細(xì)分析了影響膜蒸餾系數(shù)的影響因素,但鑒1:恒溫水浴;2:冷側(cè)溶液收集器;3:管側(cè)溶液泵;4:流量于各種因素的復(fù)雜性,膜蒸餾系數(shù)大多需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)確定.由以上分析可見(jiàn),膜換熱器除了通過(guò)膜壁的導(dǎo)熱量和傳統(tǒng)換熱器相同以外,另外一部分通過(guò)潛熱傳遞的熱量由傳質(zhì)量的大小控制.計(jì);5:膜換熱器;6:殼側(cè)溶液泵;7:冷凝器;8:溫度壓力傳感器圖2膜換熱器實(shí)驗(yàn)流程圖213實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)中,逆.,在管側(cè)流體中加,可以通.首先記錄冷側(cè)溶液收集器的液位刻度,調(diào)整恒溫水浴箱的加熱溫度直至達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需溫度,同時(shí)調(diào)整冷側(cè)溶液收集器的溫度使其達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的溫度.開(kāi)啟管側(cè)溶液泵和殼側(cè)溶液

14、泵,調(diào)整流量計(jì)使管側(cè)流量和殼側(cè)流量達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需值.調(diào)整冷凝器的冷凝水流量使得進(jìn)入冷側(cè)溶液收集器的流體溫度達(dá)到所需的溫度,每組實(shí)驗(yàn)穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間不少于60min(實(shí)驗(yàn)工況范圍見(jiàn)表2).表2實(shí)驗(yàn)工況范圍tL/tS/GL,GS/(Lh-1)2實(shí)驗(yàn)裝置與方法211膜材料以及膜換熱器參數(shù)實(shí)驗(yàn)中采用的膜材料為PVDF.表1/m/%r/mm膜換熱器結(jié)構(gòu)參數(shù)0116850180115111d0/mml/mmn/根A/m24240060001641116/mmr/mm/%注:為膜管總截面面積與換熱器截面面積之比.212實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置6588334240140膜換熱器實(shí)驗(yàn)流程如圖2所示,恒溫水浴箱采用501A型超級(jí)恒

15、溫器,由于其加熱功率不能滿足熱量的供給,對(duì)恒溫器進(jìn)行了改造,添加了3kW的電加熱熱源,加熱裝置可達(dá)到的最高溫度為99,溫度波動(dòng)度小于等于±0105.溫度測(cè)量采用Pt100/A級(jí)溫度傳感器,溫度誤差為±(0115+01002|t|).壓力測(cè)量采用014級(jí)的精密壓力表.流注:tL為管側(cè)進(jìn)口溫度;tS為殼側(cè)進(jìn)口溫度.3實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析311不同進(jìn)口溫度時(shí)膜換熱器的傳熱傳質(zhì)性能量計(jì)為L(zhǎng)ZJ玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì).溶液泵為磁力循環(huán)泵.冷凝器為自制的水冷式冷凝器,可調(diào)節(jié)保持冷側(cè)溶液收集器內(nèi)的溫度.管側(cè)溶液進(jìn)口溫度由501A超級(jí)恒溫器控制,溶液流量由調(diào)節(jié)閥門和流量計(jì)控制.殼側(cè)溶液進(jìn)口溫度由冷凝器控

16、制,溶液流量由調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)控制.水蒸氣的傳質(zhì)量由冷側(cè)溶液收集器的刻度讀出.實(shí)驗(yàn)中管側(cè)和殼側(cè)進(jìn)口流量恒定,均為60L/h,殼側(cè)進(jìn)口溫度維持在37.5.由本文第1節(jié)所述可知,膜換熱器的換熱量由潛熱和顯熱兩部分組成,故可根據(jù)水蒸氣的傳質(zhì)量計(jì)算出顯熱和潛熱在總傳熱量所占的比重.從圖3可見(jiàn),膜換熱器的總傳熱量、顯熱、潛熱和水蒸氣的傳質(zhì)量均隨著管側(cè)進(jìn)口溫度增加而增加,且基本保持線性關(guān)系.在實(shí)驗(yàn)的溫度范圍內(nèi),通過(guò)膜壁面的潛熱傳熱量約為顯熱傳熱量的2倍.傳熱量增加的原因主要是由于膜兩側(cè)換熱溫差提高,而管側(cè)進(jìn)口溫度的增加,提高了膜兩側(cè)的http:第5期王贊社,等:中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究4

17、3水蒸氣壓差,因此傳質(zhì)動(dòng)力提高,水蒸氣的傳質(zhì)量加大,水蒸氣通過(guò)膜兩側(cè)蒸發(fā)和冷凝過(guò)程中,攜帶了更多的潛熱從管側(cè)向殼側(cè)傳遞.表3兩種換熱器的參數(shù)對(duì)比換熱器材料PVDFnd,/mmAL/cm2AS/cm2F/m260012018,0115610,110031023139811571820182901121黃銅從表3中可見(jiàn),相同外形尺寸和體積下膜換熱器所提供的換熱面積約是銅換熱器的7倍.運(yùn)用效能2傳熱單元數(shù)法對(duì)銅管換熱器進(jìn)行模擬計(jì)算,銅換熱器的管側(cè)和殼側(cè)的進(jìn)口參數(shù)取值與膜換熱器相同.圖3管側(cè)不同進(jìn)口溫度下膜換熱器的傳熱傳質(zhì)特性312不同進(jìn)口流量時(shí)膜換熱器的傳熱傳質(zhì)性能實(shí)驗(yàn)中管側(cè)和殼側(cè)的流量相同.從圖4

18、可見(jiàn),膜換熱器的總傳熱量和傳質(zhì)量隨著流量的增加而增加,潛熱和顯熱的傳遞同時(shí)也增加,其中顯熱量增加的主要原因是由于流量增加后,熱系數(shù)增加所致,邊界層,從,因此增加了水蒸氣傳質(zhì)和潛熱傳熱量.在本文實(shí)驗(yàn)和計(jì)算中,2種換熱器都處于低流速、小流量工況,管側(cè)和殼側(cè)流體的流動(dòng)為層流方式,效能212uf001Pr43fPrw0125l014(2)f表示管內(nèi),w表示管壁1從圖5可見(jiàn),2種換熱器管側(cè)和殼側(cè)流速基本相同,在實(shí)驗(yàn)的流量范圍內(nèi),流速較低.隨著流量增加,2種換熱器的換熱量都增加,但膜換熱器換熱量增加的幅度遠(yuǎn)大于銅換熱器,其原因除了膜換熱器實(shí)際換熱面積比銅換熱器大7倍以外,主要原因在于膜換熱器在換熱過(guò)程中發(fā)

19、生了水蒸氣的傳質(zhì)作用,將潛熱從管側(cè)向殼側(cè)傳遞,由于水蒸氣的潛熱量較大,因此換熱效果要遠(yuǎn)高于金屬換熱器.從圖5還可以看出,在同等體積的相似結(jié)構(gòu)尺寸下,銅換熱器的對(duì)數(shù)平均溫壓大于膜換熱器,這說(shuō)明膜換熱器中管側(cè)和殼側(cè)流體的進(jìn)出口溫差大于銅換熱器,這也是由于潛熱的傳遞極大地加劇了膜兩側(cè)熱量的交換所致.圖4不同流量下膜換熱器的傳熱傳質(zhì)特性4膜換熱器與金屬換熱器的比較411相似結(jié)構(gòu)尺寸的金屬換熱器與膜換熱器比較為了和金屬換熱器的換熱效果進(jìn)行對(duì)比,構(gòu)建了與膜換熱器結(jié)構(gòu)和外形尺寸相近的銅換熱器,參數(shù)見(jiàn)表3.在同樣外殼尺寸下構(gòu)建管程為1、殼程為1、無(wú)折流板的銅管殼式換熱器,即在長(zhǎng)度為400mm、直徑為42mm的

20、殼體內(nèi)布置 6mm×1mm的黃銅管12根,使得管側(cè)和殼側(cè)的截面積與膜換熱器類似,以便在相同結(jié)構(gòu)尺寸和進(jìn)口流量下進(jìn)行換熱效果的對(duì)比.圖5相似結(jié)構(gòu)下膜換熱器和金屬換熱器的比較http:44西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)第43卷412相同換熱面積下膜換熱器與金屬換熱器比較為了進(jìn)一步比較2種換熱器的換熱面積,以表3中銅換熱器的基本結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ),保持銅換熱器截面不變,將銅管長(zhǎng)度由014m增大到2175m,這樣2種換熱器的換熱面積均為01829m2,而銅換熱器的體積約為膜換熱器的7倍.同樣采用效能2傳熱單元數(shù)法對(duì)銅管換熱器進(jìn)行模擬計(jì)算,并將結(jié)果和膜換熱器實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果如圖6所示.管換熱器的制作成本遠(yuǎn)高于

21、膜換熱器.413膜換熱器的阻力分析由于實(shí)驗(yàn)中流量范圍較小,管側(cè)和殼側(cè)流速很小,而影響換熱器的另外一個(gè)重要參數(shù)為換熱器阻力損失.換熱器管程阻力由3部分組成,即沿程阻力、回彎阻力和進(jìn)出口連接管阻力,其中又以前二者為主.本研究中構(gòu)造的換熱器為I2I型換熱器,無(wú)回彎阻力問(wèn)題,因此重點(diǎn)對(duì)比2種換熱器的沿程阻力.假設(shè)膜管和銅管均為光管,由于管內(nèi)流速較小,計(jì)算得到的管內(nèi)流體的最大Re小于1200,因此換熱器的沿程阻力損失按下式來(lái)計(jì)算2p=(3)Red2g從圖7可見(jiàn),在400mm長(zhǎng)度下,2種換熱器的管內(nèi)流速基本相等,隨著流速增.考慮到膜壁表,如果考圖6從圖6可見(jiàn),優(yōu)于銅管換熱器,于銅換熱器,但由于本例中兩者的

22、換熱面積相同,故圖6和圖5相比,2種換熱器的換熱量差別有所減小.由于膜換熱器存在傳質(zhì)現(xiàn)象,不能用傳統(tǒng)意義上的換熱系數(shù)表達(dá)方式來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià),為了和金屬換熱器進(jìn)行比較,利用實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到的膜換熱器的總換熱量、換熱面積以及由進(jìn)出口溫差得到的對(duì)數(shù)平均溫壓來(lái)回歸膜換熱器的當(dāng)量換熱系數(shù),并將回歸得到的膜換熱器總換熱系數(shù)和由式(2)計(jì)算得到的銅換熱器換熱系數(shù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果見(jiàn)圖6.由圖6可見(jiàn),由于膜換熱器潛熱傳遞作用,在相同溫差下,單位面積內(nèi)膜換熱器的換熱量要大于銅換熱器.限于實(shí)驗(yàn)條件,銅換熱器換熱特性采用效能2傳熱單元數(shù)法進(jìn)行了計(jì)算,未對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)對(duì)比,顯然這會(huì)造成一定的誤差,但鑒于管殼式換熱器計(jì)算方法的成熟性

23、,以及從圖5和圖6的對(duì)比結(jié)果來(lái)看,在限定的工況范圍內(nèi),同體積下的膜換熱器傳熱特性遠(yuǎn)好于銅換熱器,即使將銅換熱器體積擴(kuò)大,使其換熱面積和膜換熱器相同,其換熱量仍然小于膜換熱器.本例中選用 6mm×1mm的銅管,若將銅管直徑減小,則同外形尺寸和體積下?lián)Q熱面積將增加,其與膜換熱器的換熱量差別將會(huì)減少,但小直徑銅,實(shí)際情況下膜換熱器的沿7計(jì)算的情況更高.過(guò)高的沿程阻力不僅直接影響到換熱器的流阻特性,同時(shí)當(dāng)膜兩側(cè)的壓差達(dá)到膜材料的液體擠入壓力時(shí),高壓側(cè)液體將被壓入膜孔,形成溶液之間的交叉污染13.從圖7可知,與銅換熱器相比,膜換熱器一般適用于低流量、小流速工況,在溶液處理量較大的工況下,一般都

24、采用組件串聯(lián)或并聯(lián)的方式進(jìn)行.圖7膜換熱器和銅換熱器沿程阻力理論計(jì)算比較需要說(shuō)明的是,本次實(shí)驗(yàn)中采用的膜組件最初的用途是進(jìn)行高濃度溴化鋰水溶液的膜蒸餾分離,在膜蒸餾技術(shù)中,增加膜管管壁的熱阻,可以減小膜表面的溫度極化現(xiàn)象,有利于傳質(zhì)的進(jìn)行.因此,實(shí)驗(yàn)中膜組件的膜管壁制作得較厚,而將該膜組件應(yīng)用于膜換熱器時(shí),過(guò)厚的膜壁在一定程度上對(duì)傳熱過(guò)程不利.同時(shí),該膜組件的設(shè)計(jì)也未能完全按照換熱器設(shè)計(jì)方法進(jìn)行優(yōu)化,例如殼側(cè)缺少合適的折流板,進(jìn)出口接管管徑較細(xì),極大地增加了局部阻力損http:第5期王贊社,等:中空纖維膜換熱器傳熱傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究45失,液體分配器對(duì)流體分配不均勻,導(dǎo)致部分膜管出現(xiàn)短流

25、現(xiàn)象,等等1進(jìn)一步的工作將圍繞這些環(huán)節(jié)展開(kāi).membranedistillationmechanismforhighconcentra2tionNaClsolutionsJ.Desalination,2006,188(1/3):2512262.4吳庸烈.膜蒸餾技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展J.膜科學(xué)與技5結(jié)論(1)將膜分離理論中的直接接觸式膜蒸餾技術(shù)術(shù),2003(4):67279.WUYonglie.Advanceofmembranedistillationtech2nologyandtheapplicationJ.MembraneScienceandTechnology,2003(4):67279.5CA

26、THTY,ADAMSVD,CHILDRESSAE.Ex2perimentalstudyofdesalinationusingdirectcontactmembranedistillation:anewapproachtofluxen2hancementJ.JournalofMembraneScience,2004,228(1):5216.6CHENGLH,WUPC,CHENJ.Modelingandopti2mizationofhollowfiberDCMDmodulefordesalinationJ.Journalof,2008,318(1/2):154A,RAT.Simulationofh

27、eatindirectcontactmembranedistil2(MD):theeffectofmembranephysicalproper2tiesJ.JournalofMembraneScience,2005,262(1/2):1172128.8LAGANF,BARBIERIG,DRIOLIE.Directcontactmembranedistillation:modellingandconcentrationex2perimentsJ.JournalofMembraneScience,2000,166(1):1211.9贠延濱,劉麗英,馬潤(rùn)宇,等.濃鹽溶液的膜蒸餾機(jī)及其操作過(guò)程引入到換

28、熱器的設(shè)計(jì)中,提出了一種既有傳質(zhì)又有傳熱過(guò)程的換熱器,該換熱器可應(yīng)用于含雜質(zhì)的余熱水的熱量和水量回收,以及溴化鋰吸收式制冷機(jī)溶液熱交換器等領(lǐng)域.(2)采用PVDF中空纖維膜構(gòu)建了一個(gè)換熱器,并對(duì)其進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)研究.研究結(jié)果表明,膜換熱器熱側(cè)溫度的提高和流量的增加會(huì)提高膜換熱器的傳熱和傳質(zhì)量.與相同尺寸的黃銅管殼式換熱器比較后可見(jiàn),在實(shí)驗(yàn)流量下,膜換熱器的總換熱量大于銅管殼式換熱器,其原因在于膜換熱器的實(shí)際流體換熱面積較銅管殼式換熱器大,熱側(cè)向冷側(cè)的轉(zhuǎn)移,.(3)從2,程的充分進(jìn)行,對(duì)于流量較大的工況,可通過(guò)組件的串聯(lián)和并聯(lián)滿足.(4)限于實(shí)驗(yàn)條件和設(shè)備,實(shí)驗(yàn)中所采用的PVDF膜換熱器存在一定的設(shè)計(jì)缺陷,同時(shí)與銅換熱器的對(duì)比以理論分析為主,實(shí)驗(yàn)中流量范圍也較窄.以后我們將根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)膜換熱器的膜管和膜組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)加工同尺寸的銅換熱器并進(jìn)一步提高流速,來(lái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)研究.參考文獻(xiàn):1吳雙應(yīng),蘇芬仙,李友榮.余熱回收換熱器投資的熱技理研究J.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào),2002(4):3892395.YUNYanbin,LIULiying,MARunyu,etal.Studyofmembranedistillationmechanismforhighconcentra2tio