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化工进展 2016年第9期35卷 2685-2692页

作者：邓立文许松林天津大学化工学院天津300350

使用CFD软件建立了刮膜式分子蒸馏器的三维模型,以EHP-EHS混合物为研究对象,并通过编写用户自定义函数(UDF),研究刮膜式分子蒸馏过程传质存在时的传热特性,得到充分发展的温度场及流场,分析了蒸发壁面温度的分布及转子转速对其影响和局... 详细信息

使用CFD软件建立了刮膜式分子蒸馏器的三维模型,以EHP-EHS混合物为研究对象,并通过编写用户自定义函数(UDF),研究刮膜式分子蒸馏过程传质存在时的传热特性,得到充分发展的温度场及流场,分析了蒸发壁面温度的分布及转子转速对其影响和局部Nu数的分布。结果表明:液膜表面的升温过程是周期地和波动地达到动态稳定温度的;转子转速越大,周期越小,温度波动次数越多,温度稳定性越好;局部Nu数在刮膜器刮擦的位置突增,刮膜器的刮擦作用是影响平均Nu数增大的主要因素。经过壁面优化,液体湍流程度增大,传热效果得到不同程度的增强,凸起矩形排列、三角形排列、螺旋形排列时平均Nu数分别是光滑蒸发面的1.32倍、1.23倍、1.04倍,为进一步优化刮膜式分子蒸馏器提供参考。

关键词：刮膜式分子蒸馏计算流体力学传热壁面优化

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刮膜式分子蒸馏器液体停留时间分布及壁面结构优化

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高校化学工程学报 2015年第2期29卷 277-283页

作者：姚文瑾李阳许松林天津大学化工学院天津300072

在刮膜式分子蒸馏器中,可以通过液体的停留时间分布反映物料蒸发分离特性,研究其规律对改进蒸馏器内的流场结构、优化操作参数和装置的设计都具有重要意义。今采用计算流体力学的方法,建立三维CFD模型,研究了进料速率和转子转速对停留... 详细信息

在刮膜式分子蒸馏器中,可以通过液体的停留时间分布反映物料蒸发分离特性,研究其规律对改进蒸馏器内的流场结构、优化操作参数和装置的设计都具有重要意义。今采用计算流体力学的方法,建立三维CFD模型,研究了进料速率和转子转速对停留时间分布规律的影响,并且与实验值进行对比验证;对蒸馏器壁面进行了优化,包括水平圆环、倾斜圆环和网状圆环三种优化壁面,并且对其分别进行模拟计算和实验验证。模拟结果显示出与实验结果相同的规律。结果表明,在研究范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;随着转子转速的增大,停留时间先增大,达到一定转速后,停留时间反而减小。经过壁面优化以后,在相同的进料速率和转子转速下,水平圆环壁面和网状圆环壁面的停留时间得到延长,倾斜圆环壁面的停留时间适当缩短;壁面湍动程度增大,有利于传质传热,提高了分离效率。

关键词：刮膜式分子蒸馏停留时间分布计算流体力学壁面优化

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刮膜式分子蒸馏器传热特性及优化

刮膜式分子蒸馏器传热特性及优化

引用

作者：邓立文天津大学

学位级别：硕士

刮膜式分子蒸馏过程因刮膜器的存在具有特殊优势,因此广泛应用于生产食品、药物,分离提纯聚合物,分离回收热敏性物质等方面。近些年,对刮膜式分子蒸馏过程的研究主要集中在液体的流动状态、液膜厚度、平均停留时间,蒸发效果、气相的流... 详细信息

刮膜式分子蒸馏过程因刮膜器的存在具有特殊优势,因此广泛应用于生产食品、药物,分离提纯聚合物,分离回收热敏性物质等方面。近些年,对刮膜式分子蒸馏过程的研究主要集中在液体的流动状态、液膜厚度、平均停留时间,蒸发效果、气相的流动状态等方面,较少涉及刮膜式分子蒸馏的传热特性。因此,研究刮膜式分子蒸馏过程气液两相传质存在的状态下的传热特性,能够完善对刮膜式分子蒸馏的认识,为进一步优化刮膜式分子蒸馏过程提供参考和方向。CFD软件可以数值计算流体的运动状态,广泛应用于液体的流动和传热过程复杂,难直接测量的情况。因此,利用CFD软件,并编写用户自定义函数(UDF),研究刮膜式分子蒸馏过程传质存在时的传热特性;结构化蒸发壁面,进行优化,并将结果与光滑蒸发壁面进行对比。对刮膜式分子蒸馏过程进行模拟计算,在不同的转子转速、进料量、蒸发壁面温度情况下,得到充分发展的温度场和速度场,分析得到如下结论:刮膜器的刮擦作用对液体的周向速度影响最大,促使液体的局部产生涡流、螺旋性变化;在刮膜器刮擦的位置局部Nu数明显增大,是平均Nu数增大的重要因素。随着转速的增加,液体受到刮擦的周期减小,液膜表面达到的动态稳定温度Tdst先增大,后减小,温度变化趋于平缓;温度梯度、速度梯度、平均Nu数变化趋势均先增大后减小。进料量增加,液膜表面温度的动态稳定温度减小,但Nu数增加;蒸发壁面温度增加,平均Nu数明显增加;适当地提高转速,升高蒸发壁面温度都会加快轻组分的蒸发。对刮膜式分子蒸馏设备的蒸发壁面添加微型凸起,计算结果表明:蒸发壁面上增加微型凸起,液体的流动状态更加复杂,液体涡量增加,螺旋性增加并改变螺旋方向。微型凸起矩形排列、微型凸起三角形排列、微型凸起螺旋形排列时,宏观速度变化依次减小,平均Nu数分别是光滑蒸发壁面平均Nu数的1.32倍、1.23倍、1.04倍。微型凸起的存在可以增加液体温度场与速度场的协同性,优化传热特性;而微型凸起的不同排列形式使两者的协同性产生差异,是传热得到改善程度不同的因素。

关键词：刮膜式分子蒸馏 CFD 传热壁面优化

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