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糖浆是一种高粘度多组分溶液,常用于饲料添加剂。糖浆生产工艺中需要添加石灰水,蒸发时易导致传热恶化和结垢需要周期停车清洗。本文采用大豆油复合内插螺旋的强化传热技术,利用内插螺旋往复振动特性及大豆油降粘作用协同效应,同时达到强化传热和防垢除垢。通过数值模拟和实验研究对大豆油复合内插螺旋糖浆降膜蒸发传热进行研究,内容如下:(1)测定糖浆和3种常见植物油的物性参数,得到糖浆和植物油随温度的变化规律,为选用大豆油糖浆降膜蒸发实验研究提供理论依据。自主搭建降膜蒸发实验台,进行大豆油糖浆降膜蒸发实验,对添加3种植物油糖浆传热过程进行对比,得到大豆油传热性能最好,故选择大豆油作为降粘剂进行传热研究。(2)为分析粘度对糖浆传热影响,实验中采用三种体积浓度(3Vol%、5Vol%、10Vol%)的大豆油。发现添加10Vol%大豆油传热系数优于5%Vol%和3%Vol%。三种浓度的传热系数都随着热流密度和传热温差的增大而增大;但随质量流量的增加先增大后减小,在质量流量为1267kg/h时出现峰值。以热流密度、传热温差、质量流量为函数进行数值拟合,得到适用于降膜蒸发的传热关联式。(3)通过内插螺旋糖浆降膜蒸发传热实验,分析内插螺旋对糖浆传热影响。正交分析得到影响传热的顺序为节距p>中经D>丝径e,最佳螺旋结构参数组合为p=25mm、e=1.9mm、D=33mm。对三个参数依次分析得到传热系数随中径和节距增大而增大;随着丝径增大先增大后减小,当丝径为1.9mm时,传热系数最高。(4)为研究大豆油复合内插螺旋强化传热效果,通过5Vol%大豆油复合内插螺旋糖浆降膜蒸发实验,对比四种工况(5Vol%大豆油复合内插螺旋、内插螺旋、5Vol%大豆油、光管)在不同工艺参数下的传热性能。当传热温差、蒸发压力和质量流量相同时,5Vol%大豆油复合内插螺旋管传热系数最大,内插螺旋管和5Vol%大豆油管次之,光管最小。随着糖浆白利度增加,四管的传热系数均逐渐减小。(5)为进一步分析大豆油复合内插螺旋强化传热机理,在实验基础上,模拟大豆油复合内插螺旋糖浆降膜蒸发流动和传热过程。模拟得到四种工况(5Vol%大豆油复合内插螺旋、内插螺旋、5Vol%大豆油、光管)的速度分布、温度场分布及液膜分布等。发现5Vol%大豆油管粘度降低,液膜轴向速度增大;内插螺旋管液膜轴向速度和径向速度都增大。当雷诺数相同时,5Vol%大豆油复合内插螺旋管的液膜厚度最薄,内插螺旋管和5Vol%大豆油管次之,光管液膜最厚。5Vol%大豆油复合内插螺旋管液膜蒸发温度最高,此管内液相体积分数最小,糖浆蒸发效率最高。