羥乙基纖維素溶液冷凍傳熱性能的模擬分析

曾娟 張建樹(石河子大學化學化工學院/新疆兵團化工綠色過程重點實驗室，新疆 石河子 832003)

0 引言

羥乙基纖維素(HEC)是天然纖維素進行醚化改性處理后得到的產物，是由棉、麻等經堿化、醚化使用一環氧乙烷作為醚化劑等過程制備而成的非離子型纖維素醚類，具有良好的結構特征和優異的相容性[1]。

晶膠層析技術的載體材料是晶膠介質，晶膠材料需具有很好的彈性性能，強的還原能力，和一定的化學穩定性，可以重復利用[2]。羥乙基纖維素可以作為晶膠介質用作層析分離，它的結構中存在10～100 微米的超大孔隙，并相互連通，可以讓微生物細胞和細胞碎片順利通過。

結晶制孔法是最主要的晶膠制備方法，其制備原理：在聚合物單體與交聯劑形成的水溶劑在低溫冷凍時，水相變結晶，由于結晶具有排他性，造成聚合物和交聯劑堆積在晶體四周，使溶液中單體的濃度升高，導致結晶溫度下降，聚合反應完成后，床柱骨架基本形成，升高體系溫度，層析柱內的冰晶融化前所占據的空間就形成超大孔隙[3]。本文將使用羥乙基纖維素作為晶膠介質，探索羥乙基纖維素溶液降溫過程的溫場變化及其規律。

1 計算流體力學(CFD)

計算流體力學通過各種計算流體力學相關軟件對流體力學問題進行計算并處理。直觀的使用圖和表來描述計算結果，處理解決流體力學問題時主要將連續的多個物理量進行有規則的網格劃分，劃分后的網格形成有限的離散單元，再根據流體力學的基本方程列出有限體積的離散單元物理量的各個物理量方程組，最后通過迭代的運算方式對這些代數方程組進行求解，從而得到所求變量的數值。……