刮膜式分子蒸餾中流體力學與傳質研究.pdf

1、分子蒸餾技術具有常規(guī)蒸餾不可比擬的優(yōu)點，在天然產物及熱敏性物料的分離純化方面得到廣泛的應用。其中刮膜式分子蒸餾技術以其獨特的結構和分離優(yōu)勢在實踐中的應用更為普遍。由于刮膜器的作用，使得蒸餾器內的流動狀況及傳質傳熱過程變得復雜多變，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合的方法，對刮膜式分子蒸餾裝置中的流體力學特性及傳質過程進行比較系統(tǒng)的研究。
　　本文首先利用流體力學軟件FLU

2、ENT對刮膜器內的流體力學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。模擬結果表明：適當增大轉子轉速、轉子半徑以及轉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，本文結合模擬結果進一步設計了液膜觀察實驗，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)。實驗結果證實了轉速、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驗關聯(lián)式，并將其作為判斷液膜形成的標準，其預測結果與實驗結果吻合良好。
　　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)與傳質效率的內在聯(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、驗結果表明：物料性質和流動情況對傳質過程都具有重要影響，說明了流動形態(tài)與傳質過程的關系密切。然后利用實驗數(shù)據(jù)擬合得到傳質系數(shù)的經驗關聯(lián)式，為分子蒸餾傳質過程的研究提供了參考。
　　最后，本文分析、總結上述實驗研究結果，得到不同液膜形態(tài)下的傳質系數(shù)，液滴狀、股狀、不連續(xù)液膜和均勻連續(xù)液膜的平均傳質系數(shù)逐漸增大，證實流體力學特性與傳質特性之間的關系。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