KDL5型分子蒸馏器流场数值模拟及试验研究

• 作 者: 于建华
• 机 构: 南京工业大学
• 出 处: 南京工业大学
• 发表日期: 2008年期
• 关键词: 分子蒸馏器 计算流体力学 湍流流场 邻苯二甲酸二丁酯 刮板形状 数值模拟

分子蒸馏技术是一种新型、高效的液.液分离技术，在天然产物中的应用越来越受到重视。随着分子蒸馏技术的广泛应用和发展，人们对该技术的理论研究也越来越深入。但在众多的研究项目中，利用CFD模拟研究刮膜式分子蒸馏器流场特性的研究较少。本文利用FLUENT6.0对刮膜式分子蒸馏蒸发液膜流场进行模拟，并通过DBP(邻苯二甲酸二丁酯)试验对分子蒸馏器的性能进行初步研究。主要内容如下：　　
(1)综述分子蒸馏技术的发展、基础理论、工业化应用以及近代学者对分子蒸馏液膜流体力学的研究。　　
(2)本文结合KDL5型分子蒸馏试验装置，通过三点假设，对模型进行简化，在旋转坐标系下，利用VOF模型处理多相流，利用RNG k-ε湍流模型模拟湍流情况，分别研究了不同转速、进料量和刮膜形状、尺寸情况下，计算区域内湍流流场的变化，尤其流速的变化。　　
模拟结果表明：蒸发液膜的湍流状态主要出现在刮膜器后端；而且，随着转速增大或者进料量减小，刮膜器后端湍流流场明显增强；各种情况下湍动能及耗散率的分布表明，当转速小到一定值，或者进料量大到一定值，蒸发液膜的湍流程度减弱直至消失。　　
在改变刮膜式分子蒸馏器刮板形状时，可以发现：长方体楔状刮膜器作用下的液膜湍流流场更强烈，而圆柱型刮膜器(可以做成均等的可绕其固定轴旋转的小圆柱状的集合体)因其自身的转动作用缓解了刮膜器与液膜的力作用，反而使得液膜湍流流场减弱。这为实际应用中根据不同材质选择不同的刮板形状提供了一个依据。　　
(3)对KDL5型刮膜式分子蒸馏器进行试验研究，从进料速率、刮膜转速和加热温度三方面考察分离效果，得到了在利用分子蒸馏过程分离DBP时，分离效果相对较好工艺参数：进料速率203.35g/h，加热温度105℃，转速300r/m。