[發明專利]一種螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法

在審

• 申請號: 202111257218.1
• 申請日: 2021-10-27
• 公開（公告）號: CN114169257A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳亦力;王帥;王麗;石月榮;尹利鵬;方飛遠;魏乾乾
• 申請（專利權）人: 北京碧水源膜科技有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F30/17;G06F113/08;G06F119/14
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所 11255
• 代理人: 黃曉軍

本發明提供了一種螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法。該方法包括：采用流體力學理論對螺旋纏繞式膜元件的各部分結構進行建模，對螺旋纏繞式膜元件的進水側和產水側進行理論分析建立進水隔網計算模型和產水隔網計算模型，利用進水隔網計算模型和產水隔網計算模型計算出膜元件進水側和產水側各位置的壓力差，得到螺旋纏繞式膜元件內部各位置的跨膜壓差值；根據螺旋纏繞式膜元件內部各位置的跨膜壓差值、膜元件中膜頁數、單頁膜面積值與膜元件壓力?膜通量性能曲線，計算出螺旋纏繞式膜元件的產水量。本發明的螺旋纏繞式膜元件參數計算軟件可以有效降低產品開發費用、縮短研發周期、提升計算效率和避免人工計算錯誤，具有經濟效益好、使用方便等優點。

技術領域

本發明涉及膜元件設計技術領域，尤其涉及一種螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法。

背景技術

螺旋纏繞式膜元件又稱卷式膜元件，其參數計算在膜元件產品結構開發中具有重要意義，其中膜元件結構參數計算可以用于產品的內部結構優化，并提供可行性結果；膜元件產水量計算在產品開發中更具實用價值，可以依據理論計算得到膜元件的產水量，膜元件的產水量可用于分析不同膜元件結構優化，同時可以得到膜元件內部壓力分布情況。

對于螺旋纏繞式膜元件，在滿足膜分離性能的基礎上，具有高產水量和低壓降性能的膜元件是普遍的研究方向。常規螺旋纏繞式膜元件產品內部結構開發需要經過大量定性分析與實驗驗證，從而分析其產水量性能與壓降大小，所需優化參數主要包括膜元件長度、進水隔網(濃水流道布)和產水隔網(純水流道布)特征參數、膜頁數、其他制備工藝參數。

目前，現有技術中的螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法的缺點包括以下：

一：在膜元件內部多參數情況下，需進行大量實驗分析，而螺旋纏繞式膜元件物料成本較高，由此會產生較高的研發費用，一定程度上造成資源的浪費；

二：需要采用大量定性分析與實驗驗證，會造成研發周期延長，效率低；

三：膜元件結構參數的計算過程通常采用人工手動計算，計算效率低，不能保證準確率；

四：膜元件產水量性能和壓降性能采用實驗測試得到，不僅需要大量測試，測試結果還受到測試裝置誤差所影響，對于膜元件參數優化過程負面影響較大。

五：是膜元件內部壓力分布情況很難通過實驗進行測試，常規性能測試裝置無法獲得，需進行復雜的理論計算完成。

發明內容

本發明的實施例提供了一種螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法，以實現有效地計算出螺旋纏繞式膜元件參數。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案。

一種螺旋纏繞式膜元件的參數計算方法，包括：

采用流體力學理論對螺旋纏繞式膜元件的各部分結構進行建模；

基于螺旋纏繞式膜元件的各部分結構的模型，對螺旋纏繞式膜元件的進水側和產水側進行理論分析建立進水隔網計算模型和產水隔網計算模型，利用所述進水隔網計算模型和產水隔網計算模型計算出膜元件進水側和產水側各位置的壓力差，得到螺旋纏繞式膜元件內部各位置的跨膜壓差值；

根據螺旋纏繞式膜元件內部各位置的跨膜壓差值、膜元件中膜頁數、單頁膜面積值與膜元件壓力-膜通量性能曲線，計算出螺旋纏繞式膜元件的產水量。

優選地，所述的采用流體力學理論對螺旋纏繞式膜元件的各部分結構進行建模，包括：

采用流體力學理論對螺旋纏繞式膜元件的各部分結構進行解析和建模，所述各部分結構包括膜元件、進水隔網、中心管、產水隔網及外部膜殼，所述進水隔網為多孔網狀結構，所述產水隔網為編織形成的具有導水流道的網狀結構，所述膜元件由多頁膜袋組成，每一頁膜袋由一張對折膜元件、置于膜元件中間的產水隔網和膜元件外側的進水隔網組成。