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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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.

作者何松 ^[1] 叶桃红 ^[2] 张海峰 ^[2] 成正东 ^[3] 高大勇 ^[4] 何立群 ^[2] 学术成果认领

作者单位中国科学技术大学热科学和能源工程系,合肥,230026;中国科学院广州能源研究所,广州,510640 ^[1] 中国科学技术大学热科学和能源工程系,合肥,230026 ^[2] 德克萨斯A&M大学化学工程系,卡城大学城,77843-3122 ^[3] 华盛顿大学机械工程系,西雅图,98195-4550 ^[4]

关键词透析器多孔介质 Darcy定律浮力 dialyzer porous media Darcy's law buoyancy

主题词透析(Dialysis)对流(Convection)研究(Research)透析液(Dialysis Solutions)血液代用品(Blood Substitutes)

分类号 R318

栏目名称 研究简讯

DOI 10.3969/j.issn.0258-8021.2009.06.026

发布时间 2010-04-09

基金项目

国家自然科学基金