逆電滲析(RED)是基于膜的將溶液的鹽差能轉(zhuǎn)換成電能的技術(shù)。在RED電堆中,一般采用不傳導(dǎo)離子的聚合物隔網(wǎng)對相鄰的離子交換膜進(jìn)行分隔,由此形成供溶液流動的通道。隔網(wǎng)的存在雖然可以增強(qiáng)溶液的摻混從而減小濃差極化,但也會帶來一些問題:不傳導(dǎo)離子的隔網(wǎng)直接覆蓋在膜的表面,減少膜的有效面積;同時,使通道內(nèi)離子的移動路徑變得曲折,導(dǎo)致電堆的歐姆內(nèi)阻增加。如果使用異形膜來替代傳統(tǒng)的光滑膜與隔網(wǎng)的組合,則有可能解決這些由使用隔網(wǎng)帶來的問題。此時,異形膜表面上微結(jié)構(gòu)的幾何特性對RED通道內(nèi)的傳質(zhì)與壓降會有重要的影響。在現(xiàn)有的異形膜表面結(jié)構(gòu)中,有的對流體擾動較差,有的會導(dǎo)致較大的流動阻力,有的則會帶來制造和裝配上的困難。還沒有綜合性能令人滿意的異形膜結(jié)構(gòu)。因此,有必要繼續(xù)尋找新型異形膜結(jié)構(gòu)并對其流動與傳質(zhì)性能的影響進(jìn)行研究。本文提出了一種新的異形膜微結(jié)構(gòu):單面直脊V形結(jié)構(gòu),并采用ANSYS CFX軟件對該異形膜通道內(nèi)的流動與傳質(zhì)進(jìn)行了三維數(shù)值模擬。首先對網(wǎng)格的無關(guān)性進(jìn)行了分析,并對數(shù)值模型的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗證。接著研究了幾何參數(shù)與Re數(shù)對V形異形膜通道內(nèi)的流動及傳質(zhì)性能的影響。模擬計算結(jié)果表明,V形微結(jié)構(gòu)...

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 存在的問題及本文研究的內(nèi)容
        1.3.1 存在的問題
        1.3.2 本文研究的內(nèi)容
2 異形膜流動通道內(nèi)的計算模型
    2.1 CFD簡介
        2.1.1 CFD的工作過程
        2.1.2 ANSYS CFX軟件簡介
    2.2 物理問題
        2.2.1 物理模型
        2.2.2 網(wǎng)格劃分
    2.3 數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 計算域
        2.3.2 控制方程
        2.3.3 參數(shù)定義
        2.3.4 邊界條件
        2.3.5 求解方程組
    2.4 網(wǎng)格無關(guān)性驗證分析
    2.5 數(shù)值模型驗證
    2.6 單元體模型選定原因與研究可行性分析
        2.6.1 單V形與多重V形異形膜通道性能比較
        2.6.2 現(xiàn)有不同異形膜通道的性能比較
    2.7 本章小結(jié)
3 通道中的流動特性分析
    3.1 通道中的溶液流動
    3.2 雷諾數(shù)的影響
        3.2.1 雷諾數(shù)對流動的影響
        3.2.2 雷諾數(shù)對壁面剪切力的影響
        3.2.3 雷諾數(shù)對功耗的影響
    3.3 V形微結(jié)構(gòu)夾角的影響
        3.3.1 V形微結(jié)構(gòu)夾角對流動的影響
        3.3.2 V形微結(jié)構(gòu)夾角對壁面剪切力的影響
        3.3.3 V形微結(jié)構(gòu)夾角對泵功耗的影響
    3.4 V形微結(jié)構(gòu)間距的影響
        3.4.1 V形微結(jié)構(gòu)間距對流動的影響
        3.4.2 V形微結(jié)構(gòu)間距對壁面剪切力的影響
        3.4.3 V形微結(jié)構(gòu)間距對泵功耗的影響
    3.5 V形微結(jié)構(gòu)高度的影響
        3.5.1 V形微結(jié)構(gòu)高度對流動的影響
        3.5.2 V形微結(jié)構(gòu)高度對壁面剪切力的影響
        3.5.3 V形微結(jié)構(gòu)高度對泵功耗的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 通道中質(zhì)量傳遞特性分析
    4.1 通道中的濃度分布及質(zhì)量傳遞
        4.1.1 通道中的濃度分布
        4.1.2 通道中的質(zhì)量傳遞
    4.2 雷諾數(shù)的影響
        4.2.1 雷諾數(shù)對濃度分布的影響
        4.2.2 雷諾數(shù)對質(zhì)量傳遞的影響
    4.3 V形微結(jié)構(gòu)夾角的影響
        4.3.1 V形微結(jié)構(gòu)夾角對濃度分布的影響
        4.3.2 V形微結(jié)構(gòu)夾角對質(zhì)量傳遞的影響
    4.4 V形微結(jié)構(gòu)間距的影響
        4.4.1 V形微結(jié)構(gòu)間距對濃度分布的影響
        4.4.2 V形微結(jié)構(gòu)間距對質(zhì)量傳遞的影響
    4.5 V形微結(jié)構(gòu)高度的影響
        4.5.1 V形微結(jié)構(gòu)高度對濃度分布的影響
        4.5.2 V形微結(jié)構(gòu)高度對質(zhì)量傳遞的影響
    4.6 本章小結(jié)
5 通道增強(qiáng)傳質(zhì)的綜合性能分析
    5.1 綜合性能對比分析
    5.2 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝



本文編號：3812534