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薄膜蒸发器内流体流动特性的数值模拟
2013-03-19 15:57:39 益择发布贺小华 1, 唐 平1, 李 佳1, 陆小华2
(1. 南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京 210009；2. 南京工业大学化学工程学院，江苏南京 210009)
摘要：建立了薄膜蒸发器的计算模型，采用大型计算流体力学(CFD)分析软件CFX4.4 模拟了薄膜蒸发器内水及粘
性料液的流动过程，得到了各种速度分布. 结果表明，刮板转速、进料量对流体流动状态影响显著. 提高刮板转速，
可明显促进液膜和圈形波内流体的物质交换. 在任一转速下，各料液均存在同一最佳进料量，此时其圈形波截面内平
均速度达到最大值. 对纯物质水，最佳进料量对应的流动边界层厚度与膜厚之比最小. 粘性料液和水的轴向速度分布
存在差异，且在液膜厚度内未形成明显的流动边界层.
关键词：薄膜蒸发器；流体流动；数值模拟；边界层；计算流体力学
中图分类号：TQ208.6 文献标识码：A 文章编号：1009−606X(2005)04−0357−07
1 前 言
薄膜蒸发器是在真空条件下利用旋转的刮板将料
液分散成均匀的薄膜，以进行物料浓缩的一种高效蒸发
设备，特别适用于蒸发浓缩高粘性、热敏性或易结晶物
料. 自20 世纪40 年代问世以来，国内外对其流动机理、
传热传质性能及制造应用等进行了大量研究[1−5]，近60
年来得到了很大发展. 但由于诸多因素的影响，薄膜蒸
发器内的蒸发过程非常复杂，至今尚无文献能完全成功
地解释其机理，因此，对薄膜蒸发器内液膜流动及传热、
传质机理进行进一步研究十分迫切[6]. 基于碱液蒸发浓
缩开发的机械搅拌式薄膜蒸发器结构对高粘度料液是
否存在优化设计余地是值得研究的课题.
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