Maximizing Mass Transfer Using Highly Curved Helical Pipes: A CFD Investigation
Notice bibliographique
Résumé
Membrane contactors are considered as one of the most promising intensification technologies for gas-liquid absorption processes in food, chemistry, energy and pharmaceutical industries.Two strategies can be applied in order to push process intensification: maximize mass transfer coefficients and maximize the specific membrane surface area (i.e.packing density) of the module.Dean vortices generation is one of the most efficient way for mass transfer improvement but requires helical shape membranes.Consequently, a combined packing geometry and mass transfer study is needed in order to evaluate the optimal performances of helical hollow fiber membrane modules.This work aimed to achieve that target through a systematic analysis of mass transfer performances in highly curved hollow membrane contactors.The impact of the nondimensional numbers 𝑅 𝐻 * , 𝑝 * (respectively the helical radius and helical pitch both nondimensionalized by the pipe diameter 𝑑) on mass transfer was evaluated numerically by using CFD.Helical hollow fiber membranes with lengths ranging from 30 to 6000 𝑑, nondimensional helical diameters 𝑅 𝐻 * between 0.05 and 10, and nondimensional helical pitches 𝑝 * between 1.25 and 15 were studied.In addition, mass transfer in packed membrane modules is analyzed thanks to a mass transfer enhancement factor 𝜀, which is equal to the mass transfer ratio 𝑆ℎ 𝐻 ∞ /𝑆ℎ 𝑆 ∞ (comparing the Sherwood number of helical and straight pipes) multiplied by the packing density ratio 𝑃𝑎 𝐻 /𝑃𝑎 𝑆𝑡 (comparing the packing density of helical and straight pipes).It is shown that enhancement is maximal for highly curved helical pipes.For example, for a Schmidt number of 10, highly curved pipes allow reaching a 𝑆ℎ 𝐻 ∞ value, which is about 4 times larger than that of a straight tube.For a Schmidt number 1000, the mass transfer efficiency can be enhanced by one order of magnitude.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».