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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
  • ISSN号:1003-9015
  • 期刊名称:高校化学工程学报
  • 时间:2015
  • 页码:277-283
  • 分类:TQ051.81[化学工程] TQ021.1[化学工程]
  • 作者机构:[1]天津大学化工学院,天津300072
  • 相关基金:国家自然科学基金(20976118,21176170)
  • 相关项目:分子蒸馏过程多尺度问题研究
中文摘要:

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。

英文摘要:

The residence time distribution(RTD) is a key parameter for reflecting the material flow and separation performance in wiped film molecular distillation. Therefore, the investigation of liquid RTD is of significance for comprehending and optimizing the wiped film molecular distillation apparatus. In this paper, a 3-D CFD model was established and employed to study the influences of inlet liquid velocity and rotor rotating speed on liquid RTD. Three different optimized wall structures were presented in this paper: the horizontal annulus wall, the inclined annulus wall and the webbed annulus wall. The simulation results of RTD agree with the experimental data reasonably. The results indicate that the mean residence time decreases with the increase of the inlet liquid velocity. As the inlet liquid velocity increased, the mixing degree is enhanced. In the beginning, the mean residence time increases with the increase of rotating speed; however, it decreases after the rotating speed reaches a certain speed. Under the same inlet liquid velocity and roating speed, the liquid residence time in the wiped film molecular distillator(WFMD) with horizontal annulus wall or webbed annulus wall is longer than that in the WFMD with smooth wall, while the liquid residence time in WFMD with inclined annulus wall is shorter. The turbulence intensity on the optimized wall is effectively promoted, thus enhancing heat transfer and improving separation efficiency.

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期刊信息
  • 《高校化学工程学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:国家教育部
  • 主办单位:浙江大学
  • 主编:陈纪忠
  • 地址:杭州浙大路38号浙江大学玉泉校区化工系
  • 邮编:310027
  • 邮箱:gxhgxb@zju.edu.cn
  • 电话:0571-87951235
  • 国际标准刊号:ISSN:1003-9015
  • 国内统一刊号:ISSN:33-1141/TQ
  • 邮发代号:
  • 获奖情况:
  • 2000年获浙江省科技期刊编辑学会颁发的“1999-200...,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:14205