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分子蒸馏论文：停留时间分布计算流体力学传热 【提示】本文仅提供摘要、关键词、篇名、目录等题录内容。为中国学术资源库知识代理，不涉版权。作者如有疑义，请联系版权单位或学校。 【摘要】分子蒸馏是根据分子运动平均自由程的不同而进行分离的技术，现广泛应用于工业领域。分子蒸馏技术的主要优势是适用于热敏性、高沸点物系的分离。分子蒸馏设备中以刮膜式分子蒸馏的应用最为广泛。因刮膜式分子蒸馏存在刮擦成膜，流体流动机理复杂，在理论研究和应用研究方面均有待深入。本文分别通过实验和模拟方法，研究了刮膜式分子蒸馏装置中液膜的停留时间分布，并在此基础上，通过CFD模拟对刮膜式分子蒸馏蒸发面的液膜流场及传热进行了研究。本文的工作介质分别采用去离子水以及不同质量分数（50%、70%）的甘油-水溶液，将亚甲基蓝溶液通过脉冲示踪法注入，再通过紫外分光光度计进行定量分析，得到不同工况下刮膜式分子蒸发器上液膜的停留时间分布密度函数。实验表明：物料进口速率增加，平均停留时间变小，此时，液膜补充更新能力加强；液膜平均停留时间随刮膜器转速先增大，达到峰值后减小；物系黏度越大，液膜平均停留时间越长，此时，蒸发面上的液膜轴向返混水平增高。本文通过CFD模拟，得到了同一工况下standard κ-ε模型、RNG κ-ε模型与Realizable κ-ε三种湍流模型停留时间分布密度函数图，发现出口截面上的均匀分布的四个点停留时间分布曲线形态近似，这说明流体在分子蒸发壁面上的分布是均匀的；液膜内粒子轨迹图显示液体在蒸发面上为螺旋下降；湍流主要发生在转子前方，绕转轴与转子相距约90度处液膜湍动最为剧烈。通过CFD软件Fluent对该分子蒸发器的传热进行模拟，通过改变其操作参数，分析其温度场：物料进口温度低于蒸发壁面温度，需要一部分蒸发表面加热物料；这部分表面沿轴向的温度梯度较大，物料被迅速加热，当物料加热到一定温度后，沿轴向温度不再变化，轴向温度梯度趋于零；由于转子部分存在头波，转子前后温度分布呈“V”字型；在低转速区域（90-180rpm），传热系数随转子转速的增大而增大，上升趋势明显，但随着转子转速的进一步加大，传热系数反而略有下降；模拟选取的流量范围内，传热系数随着进料流量的增大而增大，到了一定速率后有减小的趋势；选择适当的温度差是得到大的传热系数的保证。 【关键词】分子蒸馏；停留时间分布；计算流体力学；传热； 【篇名】刮膜式分子蒸馏器液膜停留时间分布及传热研究 【目录】刮膜式分子蒸馏器液膜停留时间分布及传热研究 摘要 3-4 ABSTRACT 4-5 前言 9-10 第一章 文献综述 10-23 1.1 分子蒸馏技术简介 10-16 1.1.1 分子蒸馏技术原理及特点 10-11 1.1.2 分子蒸馏技术的流程与设备 11-15 1.1.3 分子蒸馏的研究进展 15-16 1.2 停留时间分布及其意义 16-18 1.2.1 停留时间分布（RTD）基本概念 16-17 1.2.2 停留时间分布的实验测定方法 17-18 1.2.3 停留时间分布对非理想流动的指导意义 18 1.3 CFD 基础理论 18-20 1.4 传热学简介与分子蒸馏器上液膜传热研究 20-23 1.4.1 热传导 20-21 1.4.2 对流传热 21 1.4.3 热辐射 21 1.4.4 刮膜式分子蒸馏液膜传热研究 21-23 第二章 刮膜式分子蒸发器上液膜停留时间分布 23-36 2.1 刮膜式分子蒸馏停留时间分布实验 23-27 2.1.1 实验装置 23-25 2.1.2 实验方法与步骤 25-26 2.1.3 示踪剂的紫外光谱及校正曲线 26-27 2.2 数据处理与分析 27-28 2.3 实验结果与分析 28-35 2.3.1 平均停留时间与方差 28 2.3.2 停留时间分布密度函数 E(t)曲线 28-31 2.3.3 进料速率对分子蒸馏停留时间的影响 31-33 2.3.4 转速对分子蒸馏停留时间的影响 33-34 2.3.5 物料黏度对分子蒸馏停留时间的影响 34-35 2.4 本章小结 35-36 第三章 CFD 模拟分子蒸馏器模型分析与选择 36-41 3.1 概述 36 3.2 多相流 36-38 3.2.1 多相流概述 36-37 3.2.2 两相流研究方法 37-38 3.3 湍流模型 38-40 3.4 组分模型 40 3.5 多参考系（MRF）模型 40-41 第四章 刮膜式分子蒸发器液膜的停留时间及流场 CFD 模拟 41-51 4.1 前言 41 4.2 计算模型的建立 41-43 4.2.1 几何模型 41-42 4.2.2 网格划分 42 4.2.3 数学模型的建立及计算方法 42-43 4.2.4 条件设置 43 4.3 模拟结果与讨论 43-50 4.3.