膜蒸餾過程是傳熱與傳質的偶合過程，并且這兩種傳遞過程都分別由邊界層內的傳遞和跨膜傳遞兩部分組成，因此傳熱和傳質之間的關系比較復雜。

1 質量傳遞

在膜蒸餾過程中，當料液流過膜表面時，難揮發(fā)的物質被截留，而易揮發(fā)的物質（通常為水）以蒸氣的形式透過膜，導致難揮發(fā)物質在膜表面處的濃度高于其在料液主體中濃度的濃度極化現(xiàn)象。Martlnez通過計算發(fā)現(xiàn)，在料液流速和溫度相同的情況下，分別以4mol/L的NaCl水溶液以及40％的蔗糖溶液為料液時，其通量均與以純水為料液存在較大差異。作者認為前者主要歸因于隨著NaCl濃度的升高，水的活度降低，后者則主要歸因于溫差與濃差極化。Peng Ping等在研究中發(fā)現(xiàn)，當水溶液中NaCl的濃度為20％時，水通量是純水通量的64％。Alklaibi的實驗結果表明，鹽溶液的濃度從2％增加到5％，通量下降16％。

就理論上而言，濃度極化會削弱濃度邊界層內的傳質推動力，從而使MD過程的跨膜通量減小，但若揮發(fā)性組分的蒸汽壓隨溶質濃度的升高下降不明顯，濃度極化對跨膜通量的影響可以忽略。濃度極化對膜蒸餾過程影響的另一方面是當膜表面處溶質濃度高至一定程度將會導致膜被潤濕。

膜蒸餾的跨膜傳質過程包括揮發(fā)性組分（通常為水）在熱側濃度邊界層內的傳遞及其在膜孔內的傳遞過程。對于在膜孔內進行的跨膜傳質過程，眾多研究者均采用如下簡化形式來描述跨膜通量從即認為它與水的跨膜蒸氣壓差成正比：

N=C（ptfm～Ptpm） （1）

式中，C為滲透系數(shù)或傳質系數(shù)；tfm和tpm分別為進料側及滲出側膜表面的溫度。文獻中出現(xiàn)MD跨膜傳質機理通常包括：黏性流動、Kundsen擴散和分子擴散或它們之間的組合， 即Molecular&Knudsen擴散模型、Knudsen擴散-黏性流動模型及Knudsen&Molecular擴散-黏性流動模型。

Phattaranawik等提出了傳遞區(qū)域的概念，將DCMD傳質過程中膜內按照孔徑分布劃分成Knudson擴散區(qū)和過渡區(qū)，并認為過渡區(qū)對傳質起到了主要作用。通過計算和實驗結果的對比發(fā)現(xiàn)，膜的孔徑分布和傳質過程膜中空氣反方向分子擴散通量對DCMD通量的影響并不顯著。Lawson等在通過模型預測VMD過程的通量時，將傳遞過程看作Knudson擴散和黏性流動兩種機理共同作用的結果。Ding等提出了三參數(shù)模型預測直接接觸式膜蒸餾系數(shù)和MD的通量，稱為Knudsen擴散-分子擴散-Poiseuille流動傳遞模型（KMPT），并考察了中空纖維膜組件中纖維絲隨機分布所造成的溝流效應對膜蒸餾組件通量的影響，結果發(fā)現(xiàn)溝流效應的存在使膜組件的通量大大降低。

研究者們通過上述傳質機理建立跨膜傳質模型，對傳質模型中跨膜傳質系數(shù)的確定可歸結為兩種方法：一是通過確定膜的空隙率、曲率因子、平均孔徑及膜厚等結構參數(shù)，由經(jīng)驗公式關聯(lián)；另一種方法是結合對膜兩側壁溫和水蒸氣分壓的計算，通過測定通量，對實驗數(shù)據(jù)的非線性回歸得到。傳質系數(shù)確定后，再反過來計算膜蒸餾通量，因此，模擬計算結果與實驗結果通常能夠較好的吻合。

2 熱量傳遞

由于熱邊界層的存在，料液側膜表面處的溫度低于料液主體的溫度，滲透液側膜表面的溫度高于滲透液主體的溫度，造成溫度極化現(xiàn)象。溫度極化是影響MD過程熱效率的重要因素，通常定義溫度極化系數(shù)Θ用以衡量MD過程對外加推動力的利用程度。

Θ=（Tfm－Tpm）/（Tf－Tp） （2）

優(yōu)良的MD系統(tǒng)要求邊界層的傳熱情況達到最佳，即Θ應接近于1（通常在0.4～0.6）。Schofield等將MD系統(tǒng)的Θ值提高至0.65；Lawson通過采用性能優(yōu)良的膜及優(yōu)化組件設計，將Θ值提高至0.8左右；Martinez等也通過使用特殊結構的支承網(wǎng)令Θ值大大提高。

膜蒸餾過程中的熱量傳遞主要由汽化潛熱和跨膜熱傳導兩部分。丁忠偉等通過對膜兩側進行熱量衡算，并假設傳熱為穩(wěn)態(tài)過程，得到了流體在膜兩側表面溫度的表達式。閻建民等針對氣隙式膜組件給出了熱邊界層內傳熱系數(shù)的經(jīng)驗關聯(lián)式。Rodriguez-Maroto等針對直接接觸式膜蒸餾組件給出了流道內的速度和溫度分布曲線，將流道內的溫度分布表示為由膜組件入口和出口處測得的溫度的函數(shù)，通過對計算值和實驗值的比較指出，當工作流體溫度較高且做層流流動的情況下，用分別測得的組件進、出口處的溫度來表示膜兩側的主體溫度存在著較大的誤差。Phattaranawik等對直接接觸式膜蒸餾研究表明，強化傳質對傳熱系數(shù)的影響可以忽略，料液的溫度對傳熱起較大的作用。 

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