大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟.pdf

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1、第42卷第6期石油化工设备Vo1．42NO．62013年11月PETR()-CHEM1CAIEQUIPMENTNOV．2013文章编号：10007466(2013)06—0022—04大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟陈彬，李庆生(南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要：利用FLUENT软件对大型薄膜蒸发器夹套结构内流体的传热性能进行数值模拟，通过对比蜂窝结构与整体结构，得出蜂窝结构夹套内温度场和速度场分布均匀，传热性能较整体结构夹套得到了很大提高。采用正交实验理论，分析了蜂窝夹套不同结构参数对传热的影响，得到了合理的蜂窝夹套结构形式。关键词

2、：薄膜蒸发器；蜂窝夹套；传热；数值模拟；中图分类号：TQ051．6；TE969文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1000—7466．2013．06．006NumericalSimulationofHeatTransferPerformanceforJacketStructureinLargeThin—filmEvaporatorCHENBin，LIQing—sheng(CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingTechnologyUniversity，Nanjing211816，China)Abst

3、ract：TheFLUENTsoftwarewasperformedtosimulatethefluidheattransferperformanceforjacketinlargescalethin—filmevaporator，comparedwiththetraditionaloveralljacket，thetemperaturefieldandvelocityfieldindimplejacketdistributedevenly，andtheheattransferper—formanceindimplejacketgotgreatimprovement

4、．Theorthogonalarraydesignwasusedtoar—rangesimulationandanalyzethemaineffectofdimplestructuralparameterstogetthereasonablestructure．Keywords：thin—filmevaporator；dimplejacket；heattransfer；numericalsimulation薄膜蒸发器是通过转子的转动，带动刮板沿筒扰流，使得流体不断改变流动方向和速度，形成涡体内壁做周向运动，使物料在内筒壁上形成薄膜以流，可大幅增强传热效果。文中以8O

5、m大型薄膜达到物料快速浓缩的一种高效蒸发设备，其性能优蒸发器为设计对象，运用FIUENT软件模拟蜂窝越，已被广泛应用于化工、轻工、制药及食品等领夹套内流动和传热过程，分析蜂窝夹套不同结构参域口]。目前薄膜蒸发器大多采用传统整体夹套结构数对传热的影响，对蜂窝结构进行优化。通热流体加热，但对于大型薄膜蒸发器，蒸发面积增l薄膜蒸发器结构大，壁厚随之增加，壁厚足够大时其引起的热阻将成为传热过程总热阻的主要部分，设备的换热能力很薄膜蒸发器主要由驱动装置和简体夹套两部分难满足要求。传统整体夹套壁厚所引起的传热问题组成，其结构简图见图1。驱动装置由电机、减速器是限制薄膜蒸发器大型

6、化发展的主要因素之一[2]。带动转子转动，刮板沿简体内壁做周向运动，从而使蜂窝夹套不仅能对夹套内筒体进行强度补强，料液在筒体内壁均匀分布。蒸发浓缩部分主要是热减小内简体所需厚度，而且也可增强夹套内流体的流体在传热夹套内流动，将热量通过简体传递到筒收稿日期：2014—05～26作者简介：陈彬(1988一)，男，河南新乡人，硕士研究牛．主要研究方向为高效传热传质设备。第6期陈彬，等：大型薄膜蒸发器夹套结构传热性能数值模拟体内壁上的物料，从而达到蒸发浓缩的目的。和水蒸气通入夹套作为热流体介质。采用非结构网格TGird进行网格划分，生成约1500000个网格。将其导入FLU

7、ENT，计算模型采用非耦合求解器、隐式算法，湍流模型采用标准一￡模型。设定水蒸气为压力进口，进口温度417K，出口设为压力出出口口。夹套壁面假定为绝热壁面，筒体壁面处假定为恒定热流率10000w／m。。采用SIMPLE算法求解，连续性方程、动量方程、能量方程、湍流动能和湍流耗散率的离散格式均取二阶迎风差分格式。—I出口图2蜂窝夹套几何模型1．简体2．夹套3．除沫器4．分离筒5．机械密封3蜂窝夹套结构优化6．减速器7．电机8．主轴9．转子和刮板影响蜂窝夹套性能的结构参数有蜂窝排列方图1薄膜蒸发器结构简图式、蜂窝间距L、蜂窝孔径D、蜂窝锥体外径d、蜂窝80m薄膜蒸发