刮膜式分子蒸餾中流體力學(xué)與傳質(zhì)研究.pdf

1、分子蒸餾技術(shù)具有常規(guī)蒸餾不可比擬的優(yōu)點，在天然產(chǎn)物及熱敏性物料的分離純化方面得到廣泛的應(yīng)用。其中刮膜式分子蒸餾技術(shù)以其獨特的結(jié)構(gòu)和分離優(yōu)勢在實踐中的應(yīng)用更為普遍。由于刮膜器的作用，使得蒸餾器內(nèi)的流動狀況及傳質(zhì)傳熱過程變得復(fù)雜多變，因此對刮膜式分子蒸餾過程的理論和實驗研究仍在不斷完善中。本文的目的在于通過實驗和模擬研究相結(jié)合的方法，對刮膜式分子蒸餾裝置中的流體力學(xué)特性及傳質(zhì)過程進行比較系統(tǒng)的研究。
　　本文首先利用流體力學(xué)軟件FLU

2、ENT對刮膜器內(nèi)的流體力學(xué)特性進行了二維模擬，考察了刮膜器和物性等參數(shù)對流體的液膜均勻程度和湍流程度的影響。模擬結(jié)果表明：適當(dāng)增大轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子半徑以及轉(zhuǎn)子與壁面間的縫隙均可促進液膜均勻分布，提高湍流程度，同時上述參數(shù)對高粘度流體的影響程度比對低粘度流體的影響更大。
　　另外，本文結(jié)合模擬結(jié)果進一步設(shè)計了液膜觀察實驗，采用高速攝像法對刮膜器上的液膜流動形態(tài)進行拍攝，并記錄各種典型形態(tài)出現(xiàn)的臨界參數(shù)。實驗結(jié)果證實了轉(zhuǎn)速、流速和粘度等

3、對流動狀況的影響，同時觀測到壁面上主要出現(xiàn)四種液膜形態(tài)：液滴狀、股狀、不連續(xù)液膜和連續(xù)均勻液膜，其中連續(xù)均勻液膜是最理想的液膜形態(tài)。然后，通過無量綱分析方法和非線性最小二乘法對實驗數(shù)據(jù)進行了分析和擬合，得到了出現(xiàn)連續(xù)均勻液膜時臨界流率的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，并將其作為判斷液膜形成的標(biāo)準(zhǔn)，其預(yù)測結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好。
　　為了更加系統(tǒng)的考察刮膜式分子蒸餾過程，證實液膜形態(tài)與傳質(zhì)效率的內(nèi)在聯(lián)系，本文利用富氧水進行了刮膜式分子蒸餾的解析實驗。實

4、驗結(jié)果表明：物料性質(zhì)和流動情況對傳質(zhì)過程都具有重要影響，說明了流動形態(tài)與傳質(zhì)過程的關(guān)系密切。然后利用實驗數(shù)據(jù)擬合得到傳質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式，為分子蒸餾傳質(zhì)過程的研究提供了參考。
　　最后，本文分析、總結(jié)上述實驗研究結(jié)果，得到不同液膜形態(tài)下的傳質(zhì)系數(shù)，液滴狀、股狀、不連續(xù)液膜和均勻連續(xù)液膜的平均傳質(zhì)系數(shù)逐漸增大，證實流體力學(xué)特性與傳質(zhì)特性之間的關(guān)系。并再次利用FLUENT軟件對流動特性與傳熱過程的聯(lián)系進行了初步探索，完成了對整個刮膜式