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刮膜式分子蒸馏中液体流动形态的研究 被引量：10
1
作者 郭凯 员玫 许松林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期187-192,共6页
分子蒸馏是一种高效的液液分离技术,但由于缺乏对其流体力学性质的认识,使得该项技术还多停留在实验室阶段。本实验通过高速摄像法,以水和丙三醇溶液作为测试液体,在冷模常压下,对在不同操作工况下蒸发壁面上的液膜形态进行图像记录,来... 分子蒸馏是一种高效的液液分离技术,但由于缺乏对其流体力学性质的认识,使得该项技术还多停留在实验室阶段。本实验通过高速摄像法,以水和丙三醇溶液作为测试液体,在冷模常压下,对在不同操作工况下蒸发壁面上的液膜形态进行图像记录,来研究刮膜式分子蒸馏设备内的流体力学性质。实验发现在整个操作过程中壁面主要出现4种不同的液膜形态:点状分布、线状分布、部分成膜和整体成膜。根据实验数据作出的壁面液体流型图证实了液膜形态与过程的转速,进料速度及物料性质有关。除此之外利用量纲分析法对影响成膜的各因素进行分析,得到与成膜过程相关的三个无量纲数Π1、Π2和Π3。使用非线性最小二乘法对实验数据进行拟合,得到整体成膜状态下方程Π3=f(Π1,Π2)的具体形式,再利用丙三醇作为测试液体验证了方程Π3=f(Π1,Π2)的准确性。结果表明成膜临界速度u*cr(Π3)作为判断壁面流型的标准是可行的,其大小与过程的雷诺数、韦伯数及设备的高径比有关。成膜临界速度u*cr经验关联式的提出为分子蒸馏设备的理论研究和工业应用提供了参考。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 流体力学性质 液膜形态 摄像法 量纲分析法 成膜临界速度
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刮膜式分子蒸馏装置中的液膜状态实验 被引量：10
2
作者 许松林 郭凯 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期544-548,共5页
采用电学测量法对刮膜式分子蒸馏过程中蒸发壁面上液膜的连续性和液膜厚度进行测量.根据蒸发器壁面上液膜分布对导电性的影响,通过对电压信号的分析,总结出判断壁面液膜连续性的判据:各点的电压必须非零且分布均匀;波动较大.根据液膜厚... 采用电学测量法对刮膜式分子蒸馏过程中蒸发壁面上液膜的连续性和液膜厚度进行测量.根据蒸发器壁面上液膜分布对导电性的影响,通过对电压信号的分析,总结出判断壁面液膜连续性的判据:各点的电压必须非零且分布均匀;波动较大.根据液膜厚度与导电溶液电阻值之间的关系,得到了壁面上液膜的平均厚度在0.01,mm数量级;使用响应曲面法对实验数据进行处理,得到并验证了液膜厚度的二阶经验关联式.实验结果表明,对于刮膜式分子蒸馏装置,提高进料速度和转子转速有利于改善壁面上液膜的连续性,而且在不同进料速度下,影响液膜厚度的主要因素不同.研究结果为设计和使用刮膜式分子蒸馏提供了理论依据. 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 电学测量法 液膜连续性 液膜厚度
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刮膜式分子蒸馏器液体停留时间分布及壁面结构优化 被引量：7
3
作者 姚文瑾 李阳 许松林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期277-283,共7页
在刮膜式分子蒸馏器中,可以通过液体的停留时间分布反映物料蒸发分离特性,研究其规律对改进蒸馏器内的流场结构、优化操作参数和装置的设计都具有重要意义。今采用计算流体力学的方法,建立三维CFD模型,研究了进料速率和转子转速对停留... 在刮膜式分子蒸馏器中,可以通过液体的停留时间分布反映物料蒸发分离特性,研究其规律对改进蒸馏器内的流场结构、优化操作参数和装置的设计都具有重要意义。今采用计算流体力学的方法,建立三维CFD模型,研究了进料速率和转子转速对停留时间分布规律的影响,并且与实验值进行对比验证;对蒸馏器壁面进行了优化,包括水平圆环、倾斜圆环和网状圆环三种优化壁面,并且对其分别进行模拟计算和实验验证。模拟结果显示出与实验结果相同的规律。结果表明,在研究范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;随着转子转速的增大,停留时间先增大,达到一定转速后,停留时间反而减小。经过壁面优化以后,在相同的进料速率和转子转速下,水平圆环壁面和网状圆环壁面的停留时间得到延长,倾斜圆环壁面的停留时间适当缩短;壁面湍动程度增大,有利于传质传热,提高了分离效率。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 停留时间分布 计算流体力学 壁面优化
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刮膜式分子蒸馏传质模型及其仿真 被引量：6
4
作者 李慧 王珂鑫 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期1026-1034,共9页
分子蒸馏器中加入刮膜器可以增强分子蒸馏过程中的传质效率。以辊筒式刮膜器作为研究对象，利用进料流量、液体浓度、刮膜电机转速以及蒸发器尺寸等主要因素之间的结构关系，建立刮膜式分子蒸馏的数学模型。通过将实验参数代入到该模型... 分子蒸馏器中加入刮膜器可以增强分子蒸馏过程中的传质效率。以辊筒式刮膜器作为研究对象，利用进料流量、液体浓度、刮膜电机转速以及蒸发器尺寸等主要因素之间的结构关系，建立刮膜式分子蒸馏的数学模型。通过将实验参数代入到该模型可以快速计算出分子蒸馏后流出浓度，并将计算出流出浓度与实际浓度相比较，误差范围缩小到1.5%～2.5%之间，为寻找最佳控制条件提供了参考。将该模型通过MATLAB依次调整每一个参数，研究每一个结构参数对分子蒸馏过程的影响，通过研究仿真图像的变化趋势，使分子蒸馏器的设计可以精确到具体数值，为刮膜式分子蒸馏器的设计提供了依据。 展开更多
关键词 分子蒸馏 刮膜式分子蒸馏装置 辊筒式刮膜器 数学模型
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刮膜式分子蒸馏器内传质的数值模拟 被引量：6
5
作者 余亚杰 许松林 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期547-553,共7页
在刮膜式分子蒸馏器中,研究液膜内传质传热特性对改进蒸馏器内流场结构和优化操作参数具有重要意义。今采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件,建立刮膜式分子蒸馏器三维模型,研究了液膜表面温度、浓度、蒸发速率沿... 在刮膜式分子蒸馏器中,研究液膜内传质传热特性对改进蒸馏器内流场结构和优化操作参数具有重要意义。今采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)软件,建立刮膜式分子蒸馏器三维模型,研究了液膜表面温度、浓度、蒸发速率沿三维方向变化,并探究了进料量和加热温度对传质传热特性的影响。结果表明:头波前液膜表面温度随着远离头波沿周向和径向逐渐减小,沿轴向逐渐增加,头波处、壁面附近和液膜表面处温度梯度较大;壁面附近处易挥发组分浓度几乎不变,但沿三维均呈减小趋势;蒸发速率沿三维的变化和温度呈相同的趋势;进料量越小,加热温度越高,液膜表面温度、易挥发组分蒸发速率和液相总传质系数越大,易挥发组分浓度减少的也越快,有利于传质。但较高的加热温度会增加生产成本,且易使物料分解,故应选择合适的加热温度。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 计算流体力学 蒸发速率 传质
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刮膜式分子蒸发器上液体的停留时间分布 被引量：5
6
作者 许松林 王玲 郭凯 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期70-74,共5页
以水及质量分数分别为50%、70%的丙三醇-水溶液为介质,采用脉冲示踪法与紫外分光光度法对刮膜式分子蒸馏器上液体的停留时间分布(RTD)进行研究,分别研究了进料速率、转子转速及物料黏度对停留时间分布的影响.结果表明:在实验范围内,停... 以水及质量分数分别为50%、70%的丙三醇-水溶液为介质,采用脉冲示踪法与紫外分光光度法对刮膜式分子蒸馏器上液体的停留时间分布(RTD)进行研究,分别研究了进料速率、转子转速及物料黏度对停留时间分布的影响.结果表明:在实验范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;进料速率增大时,分子蒸发器上的液膜混合程度也随之增强;随着转子转速增大,停留时间先增大,当达到一定转速后,停留时间反而减小;停留时间随物料黏度的增大而增大,液膜轴向返混程度也随之增强.通过对实验过程的观察与分析,采用2种不同的组合流动模型对刮膜式分子蒸馏过程进行描述,经与实验数据的对比可知,模型2(2个N级全混流串联模型进行并联,其中一个区域中每个全混流模型分别与一个平推流区域进行交换)在实验条件下较为适用,模型的模拟值与实验数据吻合较好. 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 脉冲示踪法 停留时间分布 流动模型
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刮膜式分子蒸馏液膜停留时间分布特性研究 被引量：4
7
作者 邵平 姜绍通 潘丽军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2006年第12期1613-1616,共4页
文章采用脉冲示踪法测量了刮膜式分子蒸馏中物料的停留时间分布,研究了示踪剂浓度和电导率强度的关系及刮膜转速、进料速率和物料粘度对停留时间的影响,并与降膜式分子蒸馏停留时间作了比较。结果表明:体系粘度和进料速率增加,物料停留... 文章采用脉冲示踪法测量了刮膜式分子蒸馏中物料的停留时间分布,研究了示踪剂浓度和电导率强度的关系及刮膜转速、进料速率和物料粘度对停留时间的影响,并与降膜式分子蒸馏停留时间作了比较。结果表明:体系粘度和进料速率增加,物料停留时间加大;刮膜转速由65 r/min增大至200 r/min时,停留时间先增大后减小,存在一个最大值。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 液膜 脉冲示踪 停留时间分布
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刮膜式分子蒸馏技术精制山茶油的数值模拟 被引量：1
8
作者 柳斌 张俊梅 +3 位作者 林龙龙 张浩东 王臣 段振亚 《化学工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期7-13,共7页
山茶油是一种具有高附加值、丰富保健功能的天然产品。由于目前山茶油的深加工技术尚不完善,采用的化学精炼工艺脱除山茶油中游离脂肪酸时存在皂脚等物质残留问题,难以达到国家标准(GB/T11765-2018)的要求。刮膜式分子蒸馏技术独特的动... 山茶油是一种具有高附加值、丰富保健功能的天然产品。由于目前山茶油的深加工技术尚不完善,采用的化学精炼工艺脱除山茶油中游离脂肪酸时存在皂脚等物质残留问题,难以达到国家标准(GB/T11765-2018)的要求。刮膜式分子蒸馏技术独特的动态膜温和蒸发过程,在精细化工分离与提纯中占据着绝对的优势。为了获得最佳的山茶油分离参数与分离机理,文中采用CFD方法对刮膜式分子蒸馏技术精制山茶油的过程进行数值模拟,结果表明:蒸发器内液膜分布和传热系数变化受转子转速和进料速度影响较大;当蒸发温度为190℃、刮膜器转速为300 r/min、进料速度为900 g/h时系统的综合指标为最佳,该模拟结果对分子蒸馏精制山茶油的工艺优化及工艺参数控制具有较好的参考价值。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 山茶油 液膜模拟 传热
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流体性质对刮膜式分子蒸馏器上液膜形态的影响 被引量：1
9
作者 许松林 王小明 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期145-149,共5页
利用高速摄像机对刮膜式分子蒸馏器壁面上的液膜形态进行了研究,实验发现随着进料率和转速的增加,不同物料在蒸发壁面上主要存在4种流动形态:液滴状、股状、不连续液膜和连续均匀液膜,同时测得水、乙醇、质量分数为12%乙二醇溶液、质量... 利用高速摄像机对刮膜式分子蒸馏器壁面上的液膜形态进行了研究,实验发现随着进料率和转速的增加,不同物料在蒸发壁面上主要存在4种流动形态:液滴状、股状、不连续液膜和连续均匀液膜,同时测得水、乙醇、质量分数为12%乙二醇溶液、质量分数为50%乙二醇溶液和质量分数为50%丙三醇溶液在不同转速下出现连续均匀薄膜的临界流率。利用高斯过程进行数据预测表明:在一定转速下,临界流率随表面张力的增大而增大,随粘度的增大而减小。 展开更多
关键词 刮膜式分子蒸馏 流动形态 临界流率 高斯过程
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分子蒸馏结合电喷雾质谱技术研究硅片切割液
10
作者 周永生 王平 顾浩 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1747-1750,共4页
采用分子蒸馏技术对010型切割液进行分离,对分子蒸馏温度进行优化。当温度为80℃,刮板转速为300r/min,加料速率2mL/min,系统绝压20Pa时,分子蒸馏分离效果最佳。采用电喷雾质谱直接进样技术分析切割液各馏分,在正离子模式下,各组分可形... 采用分子蒸馏技术对010型切割液进行分离,对分子蒸馏温度进行优化。当温度为80℃,刮板转速为300r/min,加料速率2mL/min,系统绝压20Pa时,分子蒸馏分离效果最佳。采用电喷雾质谱直接进样技术分析切割液各馏分,在正离子模式下,各组分可形成质子化分子或[M+NH4]+、[M+Na]+和[M+K]+等加合离子。以甲醇(1.0×10-3mol/L)-乙酸铵(90∶10 v/v)(流动相Ⅰ)为流动相时,[M+H]+、[M+NH4]+、[M+Na]+和[M+K]+4种PEG加合离子相对丰度均增加,[M+NH4]+峰增加尤为明显。对80℃分子蒸馏轻、重组分和PEG200进行电喷雾质谱表征时,以甲醇-水(90∶10 v/v)(流动相Ⅱ)为流动相,而对PEG400表征时则采用流动相Ⅰ。实验发现,采用流动相Ⅱ时轻组分与PEG200质谱分析结果类似,此时的重组分质谱结果与采用流动相Ⅰ时的PEG400类似。可推断,010#切割液主要成分为PEG200和PEG400,并含少量不挥发铵盐。 展开更多
关键词 分子蒸馏 电喷雾质谱 硅片切割液 聚乙二醇加合离子
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