草浆黑液蒸发传热机理的研究与高效蒸发装置的研制

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1、中国林业科学研究院硕士学位论文草浆黑液蒸发传热机理的研究与高效蒸发装置的研制姓名：王占军申请学位级别：硕士专业：林产化学加工工程指导教师：房桂干;黄立新20040518恫簧摘要喷淋降膜蒸发技术，具有蒸发强度大，传热温差小，传热系数高等优点，被广泛应用于海水淡化、海洋温差发电、制冷工程、化学工程等领域。由于不同蒸发工质物理及物理化学性质差异很大，各国科技人员就进一步完善其机理和设计特征参数等基础理论、以及基于该技术的新型蒸发器设计制造和应用等方面，正在进行广泛深入地研究。草类原料制浆黑液的主要物化性能研究表明，其具有灰分(硅)、多糖(戊糖)含量高，粘度大等特点。在

2、蒸发浓缩过程中，传热效能低，且易于结垢，常规蒸发器难以经济合理地运行。基于以上情况，本课题组开发设计出了新型卧式喷淋降膜蒸发装置。并在此装置上进行了草浆黑液的浓缩新工艺和蒸发传热效能、机理等研究，并进行了生产规模的应用试验。结果证实：本装置能够实现高效空间蒸发，具有蒸发强度大，传热系数高，不易结垢、且除垢容易等优点。工业化生产中对高粘度草浆黑液蒸发强度平均达到18～25kg／m2h，比目前国内报道最高值高出50％～80％，处于国际领先水平。本文探讨了不同工质、不同喷淋量、不同热流密度、不同浓度等参数对沸腾传热特性的影响。建立了液膜绕流圆管数学模型，采用层流和紊流

3、两种模型对卧式喷淋降膜蒸发器内水平管外对流传热进行了数值计算，对管顶部的冲击滞止区和管侧部的自由绕流区分别采用不同的坐标变换方法进行微分，并对计算结果和本文实验数据进行了比较，描述了卧式喷淋降膜蒸发装置浓缩草浆黑液的传热机理。并且文中对草浆黑液易起泡、易结垢、粘度大、蒸发浓缩困难的原因进行了探讨，研制出适宜草浆黑液的除沫剂、除垢剂。研究确定了适宜的除垢周期。关键词：草浆黑液、卧式喷淋降膜蒸发装置，传热，数学模型Heat--transferMechanismofNon--woodBlackLiquorEvaporationandDesignofHighEffici

4、entEvaporationDeviceZhanjnnWang(Chemicalprocessingofforestproducts)DirectedbyPr．GuiganFangABSTRACTSincetherearemanyadvantagesforthespraying—filmevaporationtechnologies，suchashigherevaporationintensity,lowertemperaturedifferencerequiredbetweenheatresourceandworkingmass，higherheat-tran

5、sfercoefficient．Thistechnologyhasbeenappliedinvariousfieldsasdesalinizationofsea-water,electricitygenerationbytemperatureintervalofocean，coolingengineeringandchemicalengineeringandSOon．Thephysicalandphysic—chemicalcharacteristicsofworkingmassvariessignificantlyindifferentfields．Scien

6、tistsworld一、videhavebeenmakinggreateffortsonheat-transfermechanism，fundamentaltheoriesandspecificationdatafordesigningandmanufacturingofhigh—efficiencyandenergy-savingevaporationfacilities．Thestudiesoncharacteristicsofblackliquorfromnon-woodfiberchemicalpulpingprocessshowthatsuchtype

7、ofblackliquorhashighcontentofash(silicates)，pentosesandhighviscositywhichwillinfluenceonthenormalevaporationoperation，theheattransfercapacityofnonwoodpulpingblackliquorispoorandeasytoformscales．Atpresent，therearenonormalevaporationinstallationscanbeoperatedeconomicallyinmillscale．Ane

8、wtypeofevapo