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《天津大学》 2010年
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刮膜式分子蒸馏器的气液传质研究

王宇  
【摘要】: 分子蒸馏(Molecular Distillation)也称短程蒸馏(Short Path Distillation),是一种特殊的液液分离技术。与传统蒸馏过程不同,分子蒸馏是根据轻、重分子运动的平均自由程的不同来实现分子量不同的物质的分离。自上世纪中叶问世以来,受到了人们的高度重视。近几十年来在国际上发展迅速,已成功地在石油化工、食品、化妆品、制药等行业得到广泛应用。 现阶段对于分子蒸馏的研究大多是针对某种特定物料的分离条件来展开,纯粹的传质研究并不多见。本文利用富氧水的解吸实验对刮膜式分子蒸馏器的气液传质进行了研究,通过对富氧水中溶解氧含量的测定,对转子刮膜器的传质性能进行了初步探讨。 实验中考察了不同操作参数,包括操作温度、进料速度、刮膜器转速等因素对气液传质的影响。利用对流传质系数的经验公式GA=NAS=kcS(cAb-cAs)计算了刮膜式分子蒸馏器中的气液传质系数kc,总结出了气液传质系数kc的特殊发展规律,即:温度和进料速度对气液传质的影响较为明显,气液传质系数与温度和进料速度呈正比关系,随着温度的升高和进料速度的增大而增大;转速的变化对气液传质系数kc的影响较小。 利用数学拟合对kc的计算公式进行了数值修正,得到了修正后的经验公式。考虑到了转子转速与进料速度对与气液接触面的影响,使得该经验公式更加适用于刮膜式分子蒸馏器的kc公式。并且通过三个无量纲参数Sh,Sc和Re,建立了传质方程的经验表达式。 依据双膜理论,建立了二维分子蒸馏的物理模型,并依据实验所得出的传质系数建立两相逆流流动的传质模型,编写UDS方程和UDF方程,成功的实现了两相的传质模拟。在模拟过程中首先通过网格无关性验证,选取了网格数为40000,这样既保证了模拟的准确性,又节省了计算时间。通过模拟可知,液相主体氧气的摩尔分数沿着流动方向逐渐减小,并与实验数据进行了相互比较,在一定误差内吻合的很好,这也说明了模拟的准确性。由于时间等条件的限制,模拟过程中简化了物理模型,没有考虑转速对传质的影响。
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TQ021.4

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【参考文献】
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