【摘要】：鹽差能是一種十分具有發(fā)展前景的新型可再生清潔能源,可持續(xù)利用并且不會產(chǎn)生有毒有害氣體,是一種非常清潔的能源,適用于連續(xù)的電力生產(chǎn)。若要獲得并利用鹽差能,需要一種合理的裝置來控制兩種不同鹽度流體的混合,反向電滲析技術(shù)利用離子交換膜來獲取不同鹽濃度液體之間摻混產(chǎn)生的鹽差能。反電滲析過程中的溶液流動與傳質(zhì)特征則影響著系統(tǒng)的性能,其受到流道的幾何特征,流動速率,原料溶液的特性等的綜合影響。本文使用CFD軟件模擬研究了異形膜流道的反電滲析系統(tǒng),具體流道為由帶有平行凹槽的異形膜交疊構(gòu)成的異形膜流道,模擬計算了流道內(nèi)的流動與傳質(zhì)過程。對比研究流道內(nèi)的寬高比(l/h)為2、3、4,流動攻角分別為和,雷諾數(shù)(Re數(shù))為1、4、16、32、64時,流道內(nèi)的流線,離子交換膜表面舍伍德數(shù)(Sh數(shù))、摩擦阻力因子(f)和壓降值,分析其流動與傳質(zhì)特性。在本文所研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi),流動均為穩(wěn)定流動。根據(jù)模擬結(jié)果可知,隨著流道內(nèi)雷諾數(shù)的增加,以及流道高寬比的減小,流體的摻混得到增強,傳質(zhì)情況越好。流動攻角對流道內(nèi)流動與傳質(zhì)的影響很大。當流動攻角為時,流體的流動與傳質(zhì)特性關(guān)于流道中部平面對稱,但流道上下壁面的傳質(zhì)情況不同,而當流動攻角為時,流道內(nèi)的流動與上下壁面的傳質(zhì)情況均具有對稱性。同時,流動攻角為時在異形膜凹槽附近區(qū)域會產(chǎn)生低速和低混合的區(qū)域,而流動攻角為時,可以緩解這種現(xiàn)象。對比兩種流動攻角的情況,流動攻角為時,流道內(nèi)的傳質(zhì)情況優(yōu)于流動攻角為時,但雷諾數(shù)為64時,高寬比為2,流動攻角為的l/h2-45型流道平均舍伍德數(shù)反而是最低的。異形膜流道內(nèi)的壓降值比空通道有明顯的增長,流道內(nèi)的壓降數(shù)值約為空通道的1.4—2.4倍,并且隨著雷諾數(shù)的增加,壓降增量也在增加。隨著l/h的增加,壓降值降低,但流動攻角的改變并不會明顯影響的流道內(nèi)的壓降值,只有在本文研究的雷諾數(shù)范圍內(nèi)較大雷諾數(shù)的情況下,如雷諾數(shù)為32或64時,才會對壓降表現(xiàn)出微弱的影響。綜合考慮壓力降與傳質(zhì)作用,流動攻角為時,不僅在給定速率的情況下,同樣也在給定泵功情況下,流道內(nèi)有最好的傳質(zhì)情況。但同樣雷諾數(shù)為64時,l/h2-45的流道增量很少。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK124

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本文編號：2799425