膜科学技術ジャーナル

概要

多孔壁を有する毛細管膜のデッドエンド逆洗時の入口境界条件の調査

ハッサム・マンスールとヴォイチェフ・コワルチク

毛細管膜技術は、飲料水を製造するための効果的な方法の 1 つになっています。膜の寿命と透過性は、動作条件と逆洗条件によって大きく左右されます。逆洗プロセスを強化するために、多孔質壁内の流れと毛細管膜内の圧力降下を数値的に調査しました。この目的のために、デッドエンド モードで動作する毛細管膜内の定常層流を記述する 3D モデルをシミュレートしました。さまざまな境界条件が毛細管膜内の流れパターンと膜の特性の両方に与える影響を調べました。これにより、モジュール内の圧力降下と軸方向および半径方向の速度プロファイルが、膜の汚れを考慮して推定されました。透過流束の計算は、逆洗性能の向上とエネルギー消費の最小化に貢献します。本研究では、自由流れのナビエ ストークス方程式と、多孔質膜内の流れの予測のための Darcy-Forchheimer アプローチを結合する方法を提案しています。数値結果を実験データと比較することにより、CFD モデルを検証しました。非常に良好な一致が得られました。