如何优化中空纤维膜组件？

在进行膜组件的优化设计时，还要考虑膜材料和间隔材料，制造膜组件需要的其他材料，如密封材料、耐压管、黏合材料、膜组件的套管固定、膜的更换以及装置的操作（如泵功）等费用。

表17-3概括了进行膜组件优化的步骤。首先，必须选出一个目标参数。通常这种目标参数是要使产品费用降到最低，但在实际工作中，并不是以这种复杂的“使产品费用降到最低”为目标函数，而是选择某些较简单的目标函数（如使能量降到最低，或使所需的膜表面积降到最低，或使所需的空间降到最低），这样处理往往已足以达到要求。其次，必须注明可变的优化参数（例如几何结构、压力、温度），并预先确定变化范围。由此便确定了问题的边界条件（例如最小和最大的压力和温度）。最后，必须用适宜的方法对所形成的方程组进行解答。

表17-3　进行膜组件优化的一般方法

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用于反渗透过程的中空纤维膜组件在结构上可由下列参数来表征：纤维束的尺寸（长度，管直径）；黏合部分的长度；中空纤维膜的内径和外径；表征装填密度的数据：纤维管内单位截面积的纤维数目。

首选优化目标是使膜组件的单位体积效率最大，为此下列参数可作为变量考虑：进料压力；中空纤维膜的几何尺寸（活性纤维长度、直径）；膜的渗透率。

其他参数都不应改变，如：敞口纤维终端处的压力；中空纤维膜的内外直径比；纤维管束的纤维百分率，或纤维管束的孔隙率。

为便于讨论起见，分析时还应以下列条件为前提：忽略进料侧的压力损失；忽略进料侧的浓差极化；忽略渗透压。