膜蒸馏是将膜技术与蒸馏技术相结合的新型高效分离技术,该技术在海水淡化、果汁浓缩、有害废水处理等方面获得了阶段性的研究进展和应用,但是在规模化工业应用方面,仍然存在多方面亟待解决的问题。如限制因素之一即膜蒸馏过程中高热耗的问题,造成膜蒸馏应用成本过高,开展具备热量回收的新型膜蒸馏装置研制是目前研究的热点,过程中尽可能回收利用蒸汽潜热热量,提高膜蒸馏技术的市场竞争力和应用前景。本文以具备热量回收性能的新型板框式辅助真空气隙膜蒸馏组件为研究对象,结合计算流体力学技术,构建三维运算模型。搭建以新组件为研究单元的膜蒸馏装置,将实验测量值与理论模拟数值进行了对比。研究结果表明,模拟数值与实验值吻合较好,证明该模型科学可靠。在此模型基础上全面系统的考察和分析组件中各个区域内(进料侧、疏水膜和渗透侧)流场分布规律,获得在不同操作条件下组件内各个区域流体温度、流速及压力的变化趋势,进一步得到组件内边界层厚度、对流传质系数和温度极化因子的分布规律。蒸汽能量回收的研究结果表明,靠近平板膜的第一层中空纤维内冷凝液吸收的蒸汽热量最多,占吸收总热量的比例最大。提高进料流速、温度有利于蒸汽热量的回收,蒸汽能量回收效率增加;而增加真空度虽然可以提高膜通量,但是蒸汽能量回收效率降低;从膜蒸馏过程能量效率和组件的能量效率的角度,提高进料温度、流速对膜蒸馏热效率和组件能效因子均明显增高,增大辅助真空度膜蒸馏热效率的数值增高,而组件总体能量利用效率呈现先减小后增大的趋势。本论文的研究成果,对于优化膜蒸馏过程中能量利用效率、装置与过程设计具有指导意义。