粘性流體落管式降膜脫揮特性的實(shí)驗(yàn)與CFD模擬研究.pdf

1、聚合物脫揮是一種從聚合物體系中分離低分子量組分的工藝，開(kāi)發(fā)高效的聚合物脫揮設(shè)備，對(duì)于提高聚合物產(chǎn)品性能、簡(jiǎn)化工藝流程、降低過(guò)程能耗等方面至關(guān)重要。豎直管上的降膜流動(dòng)因其具有氣液接觸面積大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、脫揮效率高、無(wú)外加攪拌、能耗較低等一系列優(yōu)點(diǎn)，作為一種脫揮單元操作技術(shù)應(yīng)用在聚合物脫揮工藝中。以落管式脫揮反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用為背景，采用CFD模擬技術(shù)與冷模實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方式，研究流體流量、粘度、結(jié)構(gòu)參數(shù)與成膜特性的關(guān)系，并且建立成膜特性與脫揮

2、特性的關(guān)聯(lián)。
　　采用流體體積函數(shù)(VOF)模型建立了二維氣-液兩相流的CFD模型，通過(guò)加入兩個(gè)影響液膜流動(dòng)的動(dòng)量源項(xiàng):表面張力動(dòng)量源項(xiàng)和界面剪應(yīng)力動(dòng)量源項(xiàng)，同時(shí)考慮相界面小分子揮份的揮發(fā)情況，加入了傳質(zhì)源項(xiàng)，研究了流量、粘度以及結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)成膜性能的影響。與低粘流體的降膜流動(dòng)相比，中粘流體形成的液膜在壁面上流動(dòng)速度更加緩慢，膜表面拉伸狀況隨粘度升高而增大;波峰和波谷處的速度分布曲線為傳統(tǒng)的拋物線形。
　　將冷模實(shí)驗(yàn)與CFD模

3、擬相結(jié)合，研究了高粘流體沿光滑管的降膜特性與脫揮特性。利用可視化技術(shù)與紫外光譜分析研究了不同環(huán)形分布器狹縫寬度、液位高度、流體粘度下的流體流動(dòng)特性、成膜特性及表面更新特性。結(jié)果表明:光滑管降膜流動(dòng)狀態(tài)接近平推流，在壁面至膜厚方向上液膜速度梯度分布明顯;建立降膜流量與流體粘度、液位高度和分布器狹縫寬度的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系公式，實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在±8％以內(nèi)。
　　設(shè)計(jì)了菱形、單錐、雙錐三種不同的新型異型管，利用冷模實(shí)驗(yàn)與CFD模擬相