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中空纤维透析器内的浮力对流及其存在条件

Conditional Buoyancy Convection in Hollow-fiber Dialyzer

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【作者】 何松； 叶桃红； 张海峰； 成正东； 高大勇； 何立群；

【Author】 HE Song~(1,2) YE Tao-Hong~1 ZHANG Hai-Feng~1 CHENG Zheng-Dong~3 GAO Da-Yong~4 HE Li-Qun~(1)~1(Department of Thermal Science and Energy Engineering,University of Science and Technology of China,Hefei 230026)~2(Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640)~3(Artie McFerrin Department of Chemical Engineering,Texas A&M University,College Station,TX 77843-3122,USA)~4(Department of Mechanical Engineering,University of Washington,Seattle,WA 98195-4550,USA)

【机构】 中国科学技术大学热科学和能源工程系； 中国科学院广州能源研究所； 德克萨斯A&M大学化学工程系； 华盛顿大学机械工程系；

【摘要】 中空纤维管透析器是人工血液透析等设备的质交换部件,其内部流体的浓度会发生变化,一般认为密集分布的纤维管能抑制管间流体的浮力作用。通过三维数值模拟,研究中空纤维透析器内流体在重力场中的流动,探讨浮力对流的存在条件及其对透析的影响。计算基于双多孔介质模型,纤维膜传质采用K-K方程描述,用计算流体软件FLUENT进行数值求解。结果表明,抑制浮力引起的对流并不是无条件的,需要综合考虑纤维管填充密度、血液入口浓度和透析液入口流量等因素。当纤维管分布密度低于临界值时,浮力作用是显著的;当高于临界值时,浮力作用是可以忽略的。该临界值与透析液流量和溶质浓度有关。本研究对于分析中空纤维透析器的透析传质过程具有理论意义。

【关键词】 透析器； 多孔介质； Darcy定律； 浮力；
【Key words】 dialyzer； porous media； Darcy’s law； buoyancy；
【基金】 国家自然科学基金项目(GG2090130026)
  • 【文献出处】 中国生物医学工程学报 ,Chinese Journal of Biomedical Engineering , 编辑部邮箱 ,2009年06期
  • 【分类号】R318.6
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