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分布离心式短程蒸馏流体力学与传递过程

收藏本文 2024-01-12 点赞:5874 浏览:18278 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:短程蒸馏技术作为一项正在进行工业化开发运用的高新液-液分离技术,近年来得到了迅速的进展。主要运用于与人们生活息息相关的食品、医药、石油、造纸和化妆品等日用化工行业。短程蒸馏是一种在高真空条件下进行分离操作的非平衡蒸馏历程。离心式短程蒸馏器是一种高效的短程蒸馏设备,它依靠内部锥形盘的高速旋转产生离心力的作用,使物料在锥形盘上形成很薄的液膜,这种形式的蒸馏器液膜薄,停留时间短,同时受热蒸发,分离效果好。但由于其结构复杂,密封性要求较高,以往文献都是基于分子蒸馏历程的探讨,短程蒸馏相关历程的基础论述探讨非常少,很难准确地了解蒸馏器内的真实情况。本论文利用流体力学软件CFD对离心式短程蒸馏的流体力学性质和传递历程现象进行基础性的探讨,并通过实验进行了验证。本论文主要包括以下内容:详细阐述了分子蒸馏和短程蒸馏的进展历程和本质区别。对短程蒸馏技术的基础论述、设备类型及结构、运用领域、进展前景等进行系统的评述。对离心式短程蒸馏流动和传递历程的论述探讨近况进行了浅析和讨论,指出现有工作的不足之处,并确定本论文探讨工作的重心和方向。在合理的检测设条件下,建立简化的二维模型,利用CFD数值模拟策略,在轴对称旋转坐标系下,利用VOF多相流模型追踪气液相界面,初步模拟离心式短程蒸馏的流体力学行为,流体力学探讨内容主要包括膜厚、停留时间、速度分布及影响因素等。为了检验模拟的可靠性,本论文亦对短程蒸馏器的停留时间做了实验验证,模拟值与实验结果吻合较好;膜厚也与参考文献相一致。在流体力学计算的基础上结合Species transport模型,以邻苯二甲酸二丁酯和癸二酸二丁酯(DBP-DBS)双组分物系为例,在低压条件下,首次将液相、气相及界面处传递信息同时考虑在内,建立了传质传热模型,对短程蒸馏的传递历程进行探讨。本论文主要讨论液膜和蒸馏室内组分浓度分布、温度分布及液相总传质系数;同时也确定了最优分离条件。为了验证传递模型的可靠性,在相同的操作范围,以出口易挥发组分DBP的浓度为指标,进行了短程蒸馏分离实验,模拟值与实验结果的最大绝对误差不超过10%,同时,也以Langmuir蒸发模型为源项探讨传质传热历程,同条件下分离结果高出实验值7~16%。比较结果表明,本论文提出传质传热模型更能准确地描述离心式短程蒸馏的传递历程。关键词:离心式短程蒸馏论文停留时间论文液膜厚度论文浓度分布论文温度分布论文液相总传质系数论文

    摘要3-4

    ABSTRACT4-8

    前言8-9

    第一章 文献综述9-26

    1.1 分子蒸馏技术背景及进展9-11

    1.2 分子蒸馏技术论述11-16

    1.2.1 分子蒸馏基本概念11-12

    1.2.2 分子蒸馏基本原理12-13

    1.2.3 分子蒸馏技术评价参数13-14

    1.2.4 分子蒸馏历程探讨进展14-15

    1.2.5 短程蒸馏技术的兴起15-16

    1.3 短程蒸馏设备探讨进展16-17

    1.4 短程蒸馏技术的运用17-19

    1.4.1 短程蒸馏技术特点17

    1.4.2 短程蒸馏技术运用原则17-18

    1.4.3 短程蒸馏的运用领域18-19

    1.5 离心式短程蒸馏探讨进展19-23

    1.5.1 离心式短程蒸馏设备的探讨19-20

    1.5.2 离心式短程蒸馏历程的探讨20-23

    1.6 短程蒸馏技术进展前景展望23-26

    1.6.1 短程蒸馏设备探讨有着的不足23

    1.6.2 短程蒸馏历程探讨有着的不足23-24

    1.6.3 课题浅析及其作用24-26

    第二章 离心式短程蒸馏 CFD 流动和传递模型的选择26-30

    2.1 概述26-27

    2.2 CFD 模型的选择27-30

    2.2.1 多相流模型27-29

    2.2.2 组分输运模型29-30

    第三章 离心式短程蒸馏的 CFD 模拟30-56

    3.1 物理模型30-32

    3.2 数学模型32-35

    3.3 模拟参数设置35-40

    3.3.1 初始条件35

    3.3.2 边界条件35-36

    3.3.3 物性参数36-37

    3.3.4 求解案例37

    3.3.5 几个重要概念37-40

    3.4 结果与讨论40-56

    3.4.1 液膜厚度40-42

    3.4.2 停留时间42-45

    3.4.3 速度分布45-47

    3.4.4 分离因素47-49

    3.4.5 浓度分布和温度分布49-52

    3.4.6 液相总传质系数52-56

    第四章 离心式短程蒸馏流动和分离条件的实验探讨56-63

    4.1 引言56

    4.2 实验装置56-58

    4.3 实验内容58-59

    4.3.1 停留时间实验58

    4.3.2 短程蒸馏分离实验58-59

    4.4 实验结果浅析与讨论59-63

    4.4.1 停留时间的测量60-61

    4.4.2 操作压力的影响61

    4.4.3 蒸发面温度的影响61-62

    4.4.4 进料速率的影响62-63

    第五章 结论与展望63-66

    5.1 结论63-64

    5.1.1 短程蒸馏的 CFD 模拟63-64

    5.1.2 短程蒸馏的实验探讨64

    5.2 展望64-66

    符号说明66-68

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