刮板薄膜蒸发器的研究与结构优化

摘要

刮板薄膜蒸发器是一种新型高效节能的蒸发设备，它的工作原理是当物料通过管道进入蒸发器后，高速旋转的分布器把物料均匀的抛向加热桶内壁上，由于重力作用物料向下流动，然后被高速旋转的刮板强制成薄膜，在刮板的作用力下物料呈螺旋式向下流动，在流动过程中吸收由夹套内蒸汽传递的热量，进而迅速蒸发浓缩，产生的二次蒸汽则向上流动，经过捕沫器除后排出，浓缩液则从蒸发器底部出口料排出。适用于处理热敏性物料，或在蒸发过程中易结垢、粘度高、沸点高的物料，该类蒸发器在石油、化工、医药领域广泛应用。对蒸发器内流体的流动状态进行分析，对蒸发器内的传热性能进行分析，这些对提高刮板蒸发器的工作性能和工作效率都是十分有意义的。
　　本文借鉴参考大量资料，利用流体力学分析计算软件CFX，对蒸发器内流体流动的情况以及蒸汽热量的传热过程进行分析，以此来获得蒸发器内速度分布情况和物料温度变化情况，并且参靠文献对蒸发器内液膜的厚度计算公式进行了优化，由此可知模拟分析结果的更加有实用性。本文重点对刮板的倾角、数目、长度、转速，以及进料量、进料温度、物料粘度等因素进行了模拟分析，模拟出这些参数如何影响蒸发器内流体的流动和传热过程。并且进行了工艺设计及结构设计计算，重点对刮板的形式、结构以及连接方式进行了优化改进。
　　通过CFX软件模拟蒸发器的工作状态，通过模拟分析得出，转子的转动速度、刮板倾斜角度及数目，对流体的流动状态影响比较明显。转子的转速越高，液膜内流体流动的径向混合更加均匀，物料液膜就越均匀。刮板倾角增大以及数目增加，会使液膜内流体流动的径向速度和总速度都明显的增大，提高蒸发效果。物料粘度和进料量的大小，对刮板薄膜蒸发器蒸发物料时的传热系数影响比较显著。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 蒸发

1．2 蒸发器类型

1．3 刮板薄膜蒸发器的性能特点

1．4 研究的目的及意义和主要内容

2 刮板薄膜蒸发器的流体流动分析

2．1 刮板薄膜蒸发器内的流体流动特性

2．2 CFX软件的应用

2．3 刮板薄膜蒸发器的数值模拟

2．4 液膜中流体流动模拟结果及数据分析

2．5 本章小结

3 刮板薄膜蒸发器的传热分析

3．1 刮板薄膜蒸发器的传热过程

3．2 传热计算参数选取

3．3 刮板薄膜蒸发器的流体传热分析

3．4 本章小结

4 刮板薄膜蒸发器工艺参数计算

4．1 刮板薄膜蒸发器设计条件

4．2 确定蒸发流程

4．3 确定蒸发效数

4．4 工艺参数计算

4．5 本章小结

5 刮板薄膜蒸发器结构设计

5．1 转子的设计

5．2 气液分离室的设计

5．3 确定法兰管口尺寸

5．4 蒸发器辅助装置的设计

5．5 主要设备强度校核

5．6 本章小结

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间从事科学研究及发表论文情况