中空纖維膜過(guò)濾系統(tǒng)由于裝填密度高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)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(yùn)行效率和穩(wěn)定性方面的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。如何控制膜污染、實(shí)現(xiàn)高效和穩(wěn)定運(yùn)行一直是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界面臨的巨大挑戰(zhàn)。 為此，國(guó)內(nèi)外開(kāi)展了大量中空纖維膜組件優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究以及流體力學(xué)優(yōu)化控制理論研究。基于Hagen-Poisenille方程的纖維膜過(guò)濾等模型，忽略了可滲透圓管中徑向滲透通量對(duì)流動(dòng)阻力的影響，同時(shí)也缺乏有效的實(shí)驗(yàn)監(jiān)測(cè)方法對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，限制了模型的實(shí)際應(yīng)用。
根據(jù)分割疊加原理建立了中空纖維膜點(diǎn)通量測(cè)量方法，針對(duì)中空纖維膜運(yùn)行中徑向跨膜流動(dòng)對(duì)纖維內(nèi)腔流動(dòng)阻力影響，基于質(zhì)量和動(dòng)量守恒原理，建立了中空纖維膜過(guò)濾流體力學(xué)數(shù)學(xué)模型，明確了中空纖維膜絲內(nèi)徑、長(zhǎng)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(xiàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果相對(duì)比，誤差僅為1.1%。該項(xiàng)工作為中空纖維膜組件設(shè)計(jì)優(yōu)化和系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要的理論依據(jù)，標(biāo)志著該校膜國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(xiàng)研究得到了國(guó)家973計(jì)劃、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃的資助。
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