薄膜蒸發(fā)器傳熱蒸發(fā)性能的實(shí)驗(yàn)研究

1、 薄膜蒸發(fā)器傳熱蒸發(fā)性能的實(shí)驗(yàn)研究 作者： 作者單位： 刊名： 英文刊名： 年，卷(期： 被引用次數(shù)： 賀小華， 李佳， 李慶生， 尹俠， HE Xiaohua， LI Jia， LI Qingsheng， YIN Xia 賀小華,李慶生,尹俠,HE Xiaohua,LI Qingsheng,YIN Xia(南京工業(yè)大學(xué)， 李佳,LI Jia(南京林業(yè)大學(xué) 化工機(jī)械 CHEMICAL ENGINEERING & MACHINERY 2006，33(2 2次 參考文獻(xiàn)(8條 1.陳合;楊輝 刮板薄膜蒸發(fā)器的特性及其應(yīng)用研究 1998(02 2.Chawankul N;Chuapraser

2、t S;Douglas P L Optimization of an Agitated Thin Film Evaporator for Concentrating Orange Juice Using AspenPlus 2003(3-4 3.Cvengros J;Badin V;Pollak S Residence Time Distribution in a Wiped Liquid Film 1995(03 4.皮丕輝;楊卓如;馬四朋 內(nèi)冷式刮膜蒸發(fā)器粘性流體的傳熱與蒸發(fā)探討期刊論文-化學(xué)工業(yè)與工程 2003(03 5.Abichandani H;Sarma S C Evaporati

3、on in a Horizontal Thin Film Scraped Surface Heat Exchanger 1991(03 6.Miyashita H Heat Transfer Correlation in High Prandtl Number Fluid in Votator Type Scraped Surface Heat Exchanger 1997(03 7.Sangrame G;Bhagavathi D;Thakare H Performance Evaluation of a Thin Film Scraped Surface Evaporator for Con

4、centration of Tomato Pulp 2000(04 8.賀小華 薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)過(guò)程數(shù)值模擬及其CAD系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 2005 相似文獻(xiàn)(10條 1.期刊論文 皮丕輝.馬四朋.涂偉萍.楊卓如 新型內(nèi)冷式薄膜蒸發(fā)器的傳熱與蒸發(fā)性能 -華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科 學(xué)版2002,30(8 研究了帶冷凝器的新型內(nèi)冷式薄膜蒸發(fā)器的傳熱與蒸發(fā)性能.采用正交實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)在進(jìn)料流量、刮板轉(zhuǎn)速和夾套加熱溫度這3個(gè)因素中,對(duì)總傳熱系數(shù) 和蒸發(fā)速率的影響最大的是夾套加熱溫度,其次是進(jìn)料流量,最小的是刮板轉(zhuǎn)速.同時(shí)還發(fā)現(xiàn)物料在接近蒸發(fā)器內(nèi)的蒸發(fā)溫度下進(jìn)料,能充分有效地利用蒸 發(fā)面積,提高傳熱系數(shù)和蒸發(fā)速率. 2.

5、學(xué)位論文 朱浩軍 蜂窩夾套結(jié)構(gòu)傳熱性能數(shù)值分析及其應(yīng)用 2006 九十年代初期，出現(xiàn)了一種新型高效夾套蜂窩夾套，該結(jié)構(gòu)以其優(yōu)異的機(jī)械性能和傳熱性能廣泛應(yīng)用于食品、化工、造紙、衛(wèi)生等行業(yè)。從強(qiáng) 度角度來(lái)說(shuō)，與一般夾套相比，蜂窩夾套設(shè)備大大降低了夾套壁厚和內(nèi)筒壁厚，制造成本降低。從傳熱角度來(lái)說(shuō)，蜂窩夾套的間隙比普通夾套的間隙要 小，流通面積較小，流體在腔內(nèi)流速顯著增加，并且大量的蜂窩在夾套內(nèi)起著擾流件的作用，流體在流經(jīng)蜂窩點(diǎn)時(shí)不斷改變流動(dòng)方向和流動(dòng)速度，形成 紊流渦流傳熱（冷）交換加速，大大增加傳熱效果?；诜涓C夾套內(nèi)給熱系數(shù)系統(tǒng)研究的文獻(xiàn)很少，因此對(duì)蜂窩夾套設(shè)備傳熱性能進(jìn)行研究顯得十分迫 切。

6、為了系統(tǒng)地研究蜂窩夾套設(shè)備流體的傳熱，探索蜂窩夾套設(shè)備的設(shè)計(jì)理論依據(jù)，本文應(yīng)用CFD軟件，對(duì)蜂窩夾套水冷卻結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行夾套側(cè)給熱系數(shù) 的模擬計(jì)算，并將蜂窩夾套應(yīng)用于導(dǎo)熱油加熱的薄膜蒸發(fā)器，進(jìn)行了傳熱數(shù)值模擬分析計(jì)算，主要研究工作如下： 1采用連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程及標(biāo)準(zhǔn) 方程建立了蜂窩夾套傳熱的數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用FLUENT軟件對(duì)模型進(jìn)行求解，通過(guò)求解得到了蜂窩夾 套傳熱的詳盡信息，模擬結(jié)果顯示峰窩夾套的傳熱性能明顯優(yōu)于普通夾套，增加蜂窩夾套內(nèi)流體的流速、消除流動(dòng)死角可提高夾套內(nèi)流體的給熱系數(shù) ，強(qiáng)化傳熱效果。 2采用 湍流模型對(duì)600冷卻水蜂窩夾套的傳熱進(jìn)行了計(jì)算分析，將模擬所得夾套傳熱

7、系數(shù)與文獻(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比較，模擬結(jié)果和華東理工大學(xué) 試驗(yàn)結(jié)果基本一致，不同流速下兩者的變化趨勢(shì)吻合，驗(yàn)證了模型的可行性。 3根據(jù)600整體蜂窩夾套數(shù)值模擬的結(jié)果，給出一個(gè)可供工程設(shè)計(jì)用的蜂窩夾套內(nèi)給熱系數(shù)的值，并且以 的形式給出，若蜂窩夾套設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺 寸和600模擬設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸相近，可直接用模擬得到的回歸結(jié)果 。 4對(duì)170水冷卻蜂窩夾套及普通夾套的傳熱性能進(jìn)行計(jì)算分析，從流場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布情況分析得到：蜂窩夾套在蜂窩點(diǎn)附近，流體流速增大，在 蜂窩夾套邊角的小部分區(qū)域出現(xiàn)流動(dòng)死角，其流動(dòng)死角區(qū)明顯較普通夾套少，并根據(jù)模擬得到回歸結(jié)果： ，該結(jié)果可適用于相近結(jié)構(gòu)尺寸的水冷卻蜂窩 夾套傳熱系數(shù)

8、的計(jì)算。 5將蜂窩夾套應(yīng)用于0.4m2薄膜蒸發(fā)器，對(duì)導(dǎo)熱油加熱的蜂窩夾套進(jìn)行了傳熱性能計(jì)算分析，根據(jù)計(jì)算結(jié)果回歸出適用于工程實(shí)際應(yīng)用的公式 。 6利用CFD技術(shù)研究蜂窩點(diǎn)間距、蜂窩錐度、長(zhǎng)徑比對(duì)蜂窩夾套傳熱性能的影響。通過(guò)改變結(jié)構(gòu)參數(shù)，得到不同結(jié)構(gòu)參數(shù)蜂窩夾套內(nèi)部傳熱特性 ，并對(duì)其變化規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明：蜂窩點(diǎn)間距、蜂窩夾套設(shè)備的高徑比及蜂窩錐度等對(duì)蜂窩夾套設(shè)備的傳熱性能有很大的影響，得到了本文條件 下的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)。 3.期刊論文 皮丕輝.文秀芳.程江.楊卓如 內(nèi)冷式刮膜薄膜蒸發(fā)器的傳熱性能研究 -化工機(jī)械2004,31(5 在內(nèi)冷式刮膜薄膜蒸發(fā)器中試裝置上以粘性流體甘油為物料進(jìn)行傳熱性

9、能研究,發(fā)現(xiàn)刮膜薄膜蒸發(fā)時(shí)夾套導(dǎo)熱油側(cè)傳熱系數(shù)為液膜側(cè)傳熱系數(shù)的 1.52.0倍,傳熱熱阻主要在液膜側(cè).實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),隨進(jìn)料流量增大,進(jìn)料溫度升高,刮板轉(zhuǎn)速增大,蒸發(fā)溫度降低,操作壓力降低,液膜側(cè)傳熱系數(shù)會(huì)增大.結(jié) 合因次分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),關(guān)聯(lián)物料物性、操作條件及設(shè)備尺寸等因素得到液膜側(cè)傳熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式. 4.期刊論文 汪蕊.賀小華 薄膜蒸發(fā)器內(nèi)流體傳熱模擬 -糧油加工與食品機(jī)械2003(5 建立了旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器的計(jì)算模型,采用大型CFD軟件CFX4.4模擬了旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器內(nèi)傳熱過(guò)程,得出了蒸發(fā)器內(nèi)料液與壁面間的傳熱系數(shù),探討了6種 參數(shù)對(duì)旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器內(nèi)料液與壁面間的傳熱系數(shù)的影響.研究結(jié)果

10、表明,刮板轉(zhuǎn)速和傾角對(duì)蒸發(fā)器內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)的影響最為顯著,增大刮板轉(zhuǎn)速和傾角可以 明顯促進(jìn)液膜和渦旋的物質(zhì)交換,提高傳熱效率. 5.學(xué)位論文 李佳 薄膜蒸發(fā)器傳熱性能分析與實(shí)驗(yàn)研究 2004 薄膜蒸發(fā)器是利用旋轉(zhuǎn)的刮板將料液分散成均勻的薄膜,以進(jìn)行物料濃縮的一種新型高效蒸發(fā)設(shè)備,它特別適用于熱敏性、高沸點(diǎn)和高粘度物料的濃 縮.由于沸騰傳熱及刮板刮擦成膜的復(fù)雜性,目前用于薄膜蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)仍顯不足.如何準(zhǔn)確獲得薄膜蒸發(fā)器內(nèi)液膜的速度分布、溫度分布和 濃度分布是值得研究的課題.本文在南京工業(yè)大學(xué)化工設(shè)備設(shè)計(jì)所自行研制的0.4m<'2>薄膜蒸發(fā)器的基礎(chǔ)上,運(yùn)用數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)

11、研究的方法,分析探討了 薄膜蒸發(fā)器內(nèi)不同料液的傳熱性能.本文的主要工作和研究結(jié)果如下:1應(yīng)用大型CFD軟件CFX4.4計(jì)算分析了各工藝操作參數(shù)(進(jìn)料量、進(jìn)料溫度、刮板轉(zhuǎn) 速等對(duì)薄膜蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)段長(zhǎng)度和膜內(nèi)給熱系數(shù)的影響及重要度.計(jì)算結(jié)果表明,不同操作條件下均存在使膜內(nèi)給熱系數(shù)達(dá)到最大值的同一最佳流量.通 過(guò)對(duì)流場(chǎng)的分析,定量地得到了圈形波內(nèi)橫截面速度與傳熱系數(shù)的關(guān)系,將流場(chǎng)和傳熱過(guò)程聯(lián)系起來(lái),為進(jìn)一步研究薄膜蒸發(fā)器內(nèi)流體流動(dòng)和傳熱機(jī)理奠定 基礎(chǔ).計(jì)算分析還得到了水的傳熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式.2應(yīng)用CFX4.4軟件計(jì)算分析了不同物理性質(zhì)(不同粘度、不同密度等物料在各工藝操作參數(shù)下(進(jìn)料量、刮 板轉(zhuǎn)速等的傳

12、熱性能,得到了物理性質(zhì)對(duì)膜內(nèi)給熱系數(shù)的影響關(guān)系.本文針對(duì)高粘度物料提出了一種物料膜厚計(jì)算方法.3對(duì)新研制安裝的0.4m<'2>薄膜 蒸發(fā)器系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試.通過(guò)對(duì)水的蒸發(fā)性能實(shí)驗(yàn),得到了在不同工藝操作參數(shù)(進(jìn)料量、進(jìn)料溫度、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、導(dǎo)熱油溫度和操作真空度等下薄膜蒸發(fā)器 總傳熱系數(shù)K和蒸發(fā)強(qiáng)度的變化曲線.實(shí)驗(yàn)結(jié)果同樣發(fā)現(xiàn),存在最佳進(jìn)料量,其值與分析計(jì)算值基本一致.4水的蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn) ,二者變化規(guī)律一致.5以羧甲基纖維素納鹽(簡(jiǎn)稱CMC水溶液為物料,改變料液的進(jìn)料量和濃度等參數(shù)進(jìn)行蒸發(fā)實(shí)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:薄膜蒸發(fā)器非常適用 于非牛頓流體的蒸發(fā),在本文實(shí)驗(yàn)

13、條件下,對(duì)于較高粘度流體的蒸發(fā),其傳熱系數(shù)及蒸發(fā)強(qiáng)度甚至超過(guò)牛頓型流體水.薄膜蒸發(fā)器內(nèi)不同料液傳熱性能分析 及蒸發(fā)實(shí)驗(yàn)研究,為進(jìn)一步研究薄膜蒸發(fā)器傳熱傳質(zhì)機(jī)理奠定基礎(chǔ). 6.期刊論文 李佳.賀小華 薄膜蒸發(fā)器內(nèi)流體傳熱性能分析 -流體機(jī)械2004,32(11 針對(duì)自行設(shè)計(jì)的薄膜蒸發(fā)器,以水為物料,采用大型CFD軟件CFX4.4,初步探討了刮板轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量、進(jìn)料溫度等參量對(duì)薄膜蒸發(fā)器蒸發(fā)段長(zhǎng)度和加熱 段膜內(nèi)傳熱系數(shù)的影響.研究結(jié)果表明,在刮板轉(zhuǎn)速、進(jìn)料量、進(jìn)料溫度3個(gè)操作參數(shù)中,對(duì)蒸發(fā)段長(zhǎng)度影響最大的是進(jìn)料量,其次是進(jìn)料溫度,最后是轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)速;對(duì)加熱段膜內(nèi)傳熱系數(shù)影響因素重要度大小依次為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速

14、、進(jìn)料量和進(jìn)料溫度;各參數(shù)之間均存在交互作用. 7.期刊論文 李慶生.賀小華.尹俠 一種用于生產(chǎn)72%片堿的新裝置 -氯堿工業(yè)2004(7 介紹了一種生產(chǎn)質(zhì)量分?jǐn)?shù)為72%片堿的新裝置,采用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器將質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的堿濃縮至50%的液堿,再采用外熱式蒸發(fā)器將50%的堿濃縮生產(chǎn) 至72%的片堿.在1 m2旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器裝置上進(jìn)行了燒堿濃縮試驗(yàn),考察了流量、轉(zhuǎn)速、黏度等對(duì)傳熱系數(shù)的影響.生產(chǎn)實(shí)踐表明,一套50 m2裝置生產(chǎn)72%片 堿能力為1萬(wàn)t/a(折100%為7 000 t/a. 8.學(xué)位論文 李莉 含鉻礦物堿熔鹽法清潔生產(chǎn)中介質(zhì)循環(huán)與產(chǎn)品分離工藝研究 2010 鉀系亞熔鹽鉻鹽清潔工藝成

15、功解決了國(guó)內(nèi)外同類技術(shù)未能解決的液相氧化與堿-鉻-鋁分離的關(guān)鍵技術(shù)，但傳統(tǒng)堿液增濃的熬堿鍋系統(tǒng)操作條件惡劣 、安全性差、熱效率低、能耗高，成為鉻鹽清潔生產(chǎn)節(jié)能減排發(fā)展道路上的瓶頸。熔鹽活化法處理鉻含量較高的紅土鎳礦產(chǎn)生的浸出液中含有氫氧化鈉 、鋁酸鈉、鉻酸鈉、碳酸鈉等，成分復(fù)雜、難以分離。本研究考察用高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器替代傳統(tǒng)熬堿鍋系統(tǒng)進(jìn)行堿液濃縮循環(huán)的可行性和最佳工況分 析；采用蒸發(fā)結(jié)晶、碳化沉鋁、苛化等方法研究紅土鎳礦浸出液中Cr、Al分離規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。 (1采用1 m2高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，將30的堿液蒸發(fā)濃縮至50左右。重點(diǎn)考察加熱溫度、進(jìn)料流量和真空度等參數(shù)對(duì)完成液濃度、蒸發(fā)強(qiáng)

16、度和總傳 熱系數(shù)的影響，并得出最佳工藝條件。 (2采用1 m2高效旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器，將除雜凈化后50堿液蒸發(fā)濃縮至7580。重點(diǎn)考察加熱溫度、進(jìn)料流量和真空度等參數(shù)對(duì)完成液濃度、蒸發(fā) 強(qiáng)度和總傳熱系數(shù)的影響，并對(duì)工藝條件進(jìn)行優(yōu)化。 (3基于碳酸鈉、鉻酸鈉、鋁酸鈉在NaOH溶液中溶解度以及鋁酸鈉性質(zhì)的研究，采用蒸發(fā)結(jié)晶方式將逆流洗滌一級(jí)濾液中的混合物二次排鹽進(jìn)行初步分 離得到粗晶。碳化沉鋁、苛化等方法探討浸出液中鉻、鋁分離規(guī)律，并實(shí)現(xiàn)堿液循環(huán)。 9.會(huì)議論文 李慶生.賀小華.尹俠 用于生產(chǎn)72片堿的新裝置 2003 介紹了一種生產(chǎn)72片堿的新裝置,采用旋轉(zhuǎn)薄膜蒸發(fā)器將30堿濃縮至50液堿,采用外熱

17、式蒸發(fā)器將50堿濃縮生產(chǎn)至72片堿.在1m<'2>旋轉(zhuǎn)薄 膜蒸發(fā)器試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了燒堿濃縮試驗(yàn),考察了流量、轉(zhuǎn)速、粘度等對(duì)傳熱系數(shù)的影響.生產(chǎn)表明,1套50 m<'2>裝置生產(chǎn)72片堿能力為1萬(wàn)t/a(折 100 7000 t/a. 10.會(huì)議論文 朱曾用.江承忠.張麗 臥式錐形括板薄膜換熱器之傳熱研究 初步用水、SO-320導(dǎo)熱油、環(huán)氧樹(shù)脂等不同介質(zhì)，在0.1平方米試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了臥式錐括板薄膜換熱器的傳熱性能研究工作?？疾炝死ò遛D(zhuǎn)速對(duì)傳熱 的影響，加熱介質(zhì)用導(dǎo)熱油時(shí)加熱側(cè)傳熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)，加料量對(duì)傳熱速率的影響，真空度對(duì)傳熱系數(shù)的影響以及傳熱溫差與傳熱系數(shù)的關(guān)系，環(huán)氧樹(shù)脂 脫溶劑試驗(yàn)等問(wèn)題。應(yīng)