成果報告書詳細
管理番号20130000000798
タイトル*平成24年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System)高効率・大型分離膜エレメント・モジュール 高効率・大型RO膜中空糸型モジュール(H22-H25)
公開日2014/1/10
報告書年度2012 - 2012
委託先名東洋紡株式会社
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約1) 市場情報・技術情報収集:学会情報や文献情報から大型膜モジュールの動向や市場動向・技術動向の情報収集を継続した。2) 大型中空糸型RO膜モジュール構造の研究開発:a.基本構造の検討: a-1) 中空糸型RO膜モジュール構成部材の応力解析:これまでに実施してきた材料定数の同定方法を用いて、現行および大口径芯管の異方性材料定数を決定した。今後は、さらに口径の大きな芯管の設計に、これらの異方性材料定数を適用して行く。b.基本性能の推算とシミュレーション:b-1) 中空糸型RO膜モジュール基本性能の推算:中空糸型RO膜モジュール内流れを、汎用のComputational Fluid Dynamics(CFD)ソフトウェアをベースモデルで解析し、中空糸集合体を通過する流れを再現した。今年度は、中空糸膜を透過する流束(flux)を考慮したCFDと膜透過現象の連成モデルを構築した。この連成モデルの結果は、従来法(Sekino and Fujiwara 1991)と良く一致し、連成モデルおよび従来の仮定/近似が妥当であることを支持している。今後は、大型モジュールの詳細な形状を考慮した場合の解析をこの連成モデルで検討する予定である。3)大型中空糸型RO膜エレメントの製造技術の研究開発:基本技術の探索:昨年度までに設計・製作した大型中空糸膜配置装置、大型中空糸膜束接着装置、大型膜エレメント切削装置を使用して、大型膜のエレメント化製造技術の検討を実施してきた。今年度は、主に、大型膜エレメント(16インチ径サイズ)の中空糸端部を固定する技術、端部を切削し中空糸膜を開口する技術について研究を進めた。この結果、前処理条件および、樹脂の硬化条件を調整することで端部のリークや固定不良の発生しない固定条件を見出すことに成功した。今後、大型膜ROエレメントの性能を実測し、製造の基本技術の最適化を進める予定である。b.エレメントのハンドリング技術の検討:大型膜エレメントの移動用の反転移動手段装置の改良や、膜エレメントを圧力容器に装填する冶具について検討を進めた。今後は、大型膜エレメントの装填作業用の冶具を試作し、省力化の可能性を調査しながら改良を進め、実プラントへの適用性を評価していく。
英文要約1) Market Information and Technical Information Analysis: From academic conferences and related literature, we have been gathering information on the market and technology trends of large-scale module ever since the start of this program. 2) Large-Scale Element for Reverse Osmosis Membrane Module: a) Study of Basic Module Arrangement: a)-1 Stress Analysis for Constituent Parts of RO Module: Due to applying large scale modules, constituent parts of RO module require higher strength. Therefore, we estimated the material constants for the current and the large-outside-diameter distribution feed pipes by applying the identification method for the elastic properties of anisotropic materials which was developed last year. For the design of large-outside-diameter distribution feed pipes, we are planning to apply these material constants. For this design, we will use the general-purpose finite element software Abaqus 6.12.1. b) Estimation of Basic Performance and Simulation of Large-Scale RO Performance: b)-1 RO Module Performance Estimation: We estimated the large-scale module performance to stimulate the mass transfer phenomenon in RO module using the factors of bore side pressure and packing density of hollow fiber membrane. b)-2 Flow Characterization Analysis in RO Module: Using the widely used Computational Fluid Dynamics (CFD) software, ANSYS Fluent, we have developed a model to investigate the flow distribution in RO module. With this model, we are planning to analyze the effects caused by sizing up the diameter. This year, we developed a new model considering the flux which permeates hollow fiber membranes. For the future, we are planning to analyze the flow distribution of large-scale module in detail with this new model. 3) Manufacturing Technology of Large-Scale RO Module: a) Study of Basic Manufacturing Technology: Based on our estimation of large-scale RO module performance, we worked on the manufacturing technology of large-scale RO element with the equipment for hollow fiber arrangement, bonding, and cutting process that we designed and manufactured last year. This year, we mainly worked on how to bond the end of element and to cut and open each hollow fibers of large-scale membrane element (16inch diameter). As a result, we determined that adjustment of resin hardening conditions for bonding process as well as preprocessing will eliminate leakage and poor bonding of the edge. b) Handling Technology of Large-Scale Element: We worked on improving the handling technology (reversing equipment) of large-scale element and designing tools to insert the large-scale element into the pressure vessel.
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