刮膜式分子蒸餾的液膜形態(tài)與持液量研究.pdf

1、分子蒸餾技術(shù)作為一種高效環(huán)保的分離技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、化工、精細(xì)化工、食品等多個(gè)領(lǐng)域。其中刮膜式分子蒸餾器的應(yīng)用最為廣泛，效率也最高。但刮膜式分子蒸餾器內(nèi)部的流場(chǎng)運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，關(guān)于其工作原理，流場(chǎng)特性以及傳質(zhì)規(guī)律仍舊有許多沒有解決的問題。本文利用實(shí)驗(yàn)和FLUENT軟件模擬相結(jié)合的方法，對(duì)刮膜式分子蒸餾器內(nèi)部的液膜形態(tài)、持液量及其相關(guān)流場(chǎng)參數(shù)進(jìn)行了研究。 本文首先進(jìn)行了分子蒸餾分離不同物質(zhì)的小試實(shí)驗(yàn)，證明了分子蒸餾的分離丁香油的效

2、果，考察了液膜的形態(tài)和分布規(guī)律，提出了液膜分布在軸向上的變化，并對(duì)形成液膜的臨界點(diǎn)進(jìn)行了研究。利用冷模實(shí)驗(yàn)得到了分子蒸餾設(shè)備在不同黏度的工作介質(zhì)下轉(zhuǎn)速和進(jìn)料速度對(duì)持液量的影響，得到了持液量的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。 同時(shí)將分子蒸餾裝置簡(jiǎn)化為物理模型，用以模擬分子蒸餾設(shè)備內(nèi)的流場(chǎng)。介紹了模擬計(jì)算過程中遵循的連續(xù)性方程及動(dòng)量方程。針對(duì)FLUENT和分子蒸餾模型的特點(diǎn)提出了四種旋轉(zhuǎn)模型，并對(duì)其優(yōu)劣性進(jìn)行了比較，流體模型具有最高的計(jì)算速度和和較高的

3、計(jì)算精度，滑移模型和實(shí)際過程最為接近，同時(shí)可以在最短的模擬時(shí)間內(nèi)得到穩(wěn)定解。應(yīng)用滑移模型還可以得到特定點(diǎn)上的物理量隨時(shí)間變化的曲線。 另外將模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較。首先是定性地比較了液膜的頭波，接著定量地比較了不同黏度的工作介質(zhì)的持液量曲線，不但可以和實(shí)驗(yàn)得到相同的結(jié)論，并且通過相似因子來評(píng)價(jià)時(shí)，純水為工作介質(zhì)時(shí)的持液量的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的相似因子可達(dá)95以上，證明了該模擬過程可以準(zhǔn)確并且定量地描述分子蒸餾設(shè)備內(nèi)的流場(chǎng)特性。