探析短程蒸馏技术的cfd模拟及其在天然产物中的应用

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1、天津大学硕士学位论文短程蒸馏技术的CFD模拟及其在天然产物中的应用姓名：王军武申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：许松林20021201中文摘要本文对短程蒸馏技术在天然产物中的应用和短程蒸馏器中液膜的流体力学行为进行了总结。利用短程蒸馏技术对从花生油中浓缩不饱和脂肪酸进行了优化实验，考察了蒸发温度、进料温度、搅拌转速、真空度、进料速率对蒸发量和分离因素的影响；并对利用短程蒸馏技术提纯二十八烷醇进行了可行性研究，考察了操作系统的分离级数、操作温度等因素对目标产物的纯度、收率及分解率等因素的影响。本文还首次利用计算流体力学方法对具有气液自由表面的湍流状态下的液膜流动进行了数值模拟，利用Re

2、alizablek-￡双方程模型封闭雷诺时均方程，利用两层区域模型模拟近壁区，并利用VOF方法追踪气液相界面的形状和位置。在流场的计算中发现：随着刮膜器转速的增加，液膜内的流体从湍流流动变为波动湍流，刮膜器后的液膜出现波动现象；在液膜内，刮膜器前的液膜速度最大；在刮膜器的作用下，液膜发生了分离现象，液膜的分离造成了漩涡的形成和内层液体与外层液体的快速交换，这将大大促进液膜内的传热和传质；湍流能量主要集中在刮膜器前的弓形波和液膜的表面，在蒸发面附近湍流能量很小；湍流能量主要耗散在刮膜器壁上和湍流波之后的液膜内，刮膜器后与湍流波之间，湍流能量耗散率非常小。关键词：短程蒸馏，不饱和脂肪酸，二十八烷

3、醇，计算流体力学，湍流液膜，VOF法ABSTRACTAful1summaryhasbeendoneontheshort—pathdistillationtechn0109yapplicationtopurificationofnaturalproductsandonthefluiddynamicsinthe1iquidfilmofshort—pathevaporator。Inthefractionationofunsaturatedfattyacidsbyshort—pathdistillation，theeffectsofevaporatingtemperature，feedtempera

4、ture，agitatingspeed，operatingpressureandfeedflowrateontheconcentrationsofunsaturatedfattYacidsandevaporationratewereinvestigated．What’smore，afeasiblestudyhasbeendoneontheapplicationofshort—pathdistillationtopurifYingoctacosan01．inwhichprocesstheeffectsofoperatingtemperatureandseparationstagesonthep

5、uritY，Yieldanddecompositionrateofproductwerestudied．Theflowfieldinsidestheturbuientiiquidfilmofwipedfilmshort—pathevaporatorhasbeensimulatedfirstlYusingthecomputationalfluiddynamics(CFD)softwareFLUENT．Inthepresentsimulation．Realizablek一占equatiOIlSwereadoptedforclosingtheReyn01dsequations：Two—LayerZ

6、onalModelwasusedforsimulatingnear—wallregiOnS：V01umeofFractionmodelWaSappliedfortracingfreeinterfacebetween1iquidfilmandgas．Thef0110wingconciusionswereverified：withtheinereasingofagitatingspeed，the1iquidfilmwaschangedfromturbulenceintoturbulencewithwavesbehindtheagitator：themaximumvelocitYwasatthef

7、rontofagitator：the1iquidbetweenagitatortipandsurfaceofevaporatorwasseparated，whichmadetheformationofvortexandtherapidexchangebetweeninterfacial1iquidandinnerliauid，bothofthementionedbehaviorswillpromotegrea