Study and improvement of mass tranfer in membranes using CFD technology

Abstract

Se llevó a cabo la simulación mediante Computational Fluid Dynamics (CFD) del proceso de separación en membranas, con objeto de minimizar el descenso del flujo de permeado debido a la polarización de la concentración (PC). Se utilizó el software OpenFOAM. Se estimó la PC simulando un dominio periódico y aplicando y comparando después dos métodos, una correlación que corrige los coeficientes de transferencia de materia, y la Teoría de Película (TP). Se estudió el efecto de distintas geometrías, espaciadores y presión transmembrana (PTM) en la PC. El factor de corrección resultó tener mayor rango de aplicabilidad que la TP. En comparación con la configuración tubular, con placas paralelas se redujo el descenso en el flujo de permeado un 28.6% y con espaciadores un 49.7-50%. Con la configuración tubular, el aumento de PTM (de 1bar a 3bar) aumentó el soluto en el permeado un 14.6%, con placas paralelas un 7.6%, y con espaciadores un 5.6-5.4%.