豎直管降膜蒸發器冷膜成形及流動特性數值模擬

楊 紅，陳 鑫，李鵬飛，楊 頌，何 垚

1.武漢工程大學機電工程學院，武漢 430205；2.化工裝備強化與本質安全湖北省重點實驗室（武漢工程大學），武漢 430205；3.深圳市純水一號水處理科技有限公司，深圳 518105

降膜蒸發器有節能高效、物料滯留時間短、傳熱溫差小等特點，非常適合熱敏性物料的蒸發濃縮，在工業上應用廣泛［1-4］。布液裝置是降膜蒸發器的核心部件，它與蒸發器的傳熱性能與操作穩定直接相關［5-6］。在布液裝置流體流動特性與管內流體成膜機理的研究中，計算流體力學（compu?tational fluid dynamics，CFD）數值模擬技術是一種有效的手段［7-8］。馬學虎等［9］運用數值模擬方法探尋了液膜隨進口擾動頻率、Re等要素變化而波動的演變過程。Boss等［10］將液體小波幅被迫擾動施加于進口邊界，結合數值模擬技術研究了液體黏度與其表面張力對液膜流動與波行為的影響。許松林等［11］對豎直降膜管內氣相并流操作條件下的液膜流動狀態進行了模擬仿真，分析了液膜流動與氣液兩相雷諾數之間的關系［11］。北京化工大學的李凱等［12］就液位高度、進液方式對溢流型布液裝置的布膜效果進行了數值模擬與實驗研究，分析了液位高度與進液方式對布膜效果的影響。王為術等對有機工質在降膜管內的流動特性與傳熱情況進行了系統研究，分析了噴淋密度、管徑大小、工質溫度等要素對布膜效果的影響［13］。李鐵、呂昌堯利用數值模擬技術分析了降膜管內氣體對液膜流速與液膜厚度的影響規律［14］。但上述研究工作往往著眼于單根降膜管的液膜分布，而影響布液裝置流體流動與成膜效果的因素眾多，單管模擬并不能準確地體現多管系統的液體分配與成膜情況。……