基于多級閃蒸模型的降膜蒸發(fā)研究.pdf

1、基于多級閃蒸模型的降膜蒸發(fā)研究基于多級閃蒸模型的降膜蒸發(fā)研究StudyofFallingFilmEvapationBasedonMultistageFlashModel學科專業(yè)：化學工程研究生：羅勇強指導教師：劉春江教授天津大學化工學院二零一四年五月I摘要降液膜流動過程由于流量小、溫差小、傳熱傳質(zhì)系數(shù)高等優(yōu)點在各類過程工業(yè)中有著廣泛的應用。多組分液膜沿壁面流動過程中受熱會使部分液相蒸發(fā)，流經(jīng)一定長度降膜板壁面之后可以達到一定的分離效果。

2、本課題研究目的在于探究降液膜蒸發(fā)的傳質(zhì)分離過程，通過理論分析及實驗證實本課題提出的多級閃蒸模型的合理性，并對其應用前景進行了介紹。本文提出了新式多級閃蒸模型用于分析降膜蒸發(fā)過程汽液傳質(zhì)現(xiàn)象。利用AspenPlus進行了模擬分析，發(fā)現(xiàn)由于將分離推動力分散至多個閃蒸塔里降低了分離過程的不可逆性，相同能量輸入時隨著閃蒸塔的數(shù)目的增加最終塔頂出料輕組分摩爾分數(shù)及摩爾流量均提高，證實了多級閃蒸具有較高的熱力學效率。在多級閃蒸模型基礎上將降液膜蒸發(fā)

3、過程看做無數(shù)首尾相接的閃蒸單元，降膜板右側加熱相當于對多級閃蒸單元輸入能量。對比降膜板均勻加熱及底部加熱兩種加熱方式下塔頂出料甲醇的摩爾分數(shù)及摩爾流率，均勻加熱時分離效果更佳，證實了降膜蒸發(fā)過程能量均分提高熱力學效率的合理性。依據(jù)多級閃蒸模型，均勻加熱相當于提高了閃蒸級數(shù)，減小了分離過程不可逆性，從而具有較高的熱力學效率。此外，本文結合降膜蒸發(fā)及熱集成精餾提出了降膜熱集成精餾塔，利用降膜板兩側汽相冷凝和液相蒸發(fā)進行能量耦合提高熱力學效率

4、，并對其實現(xiàn)過程進行了論述。為考察不同液膜流動形態(tài)對降膜蒸發(fā)的影響，本文通過實驗分析了不同降膜流動板結構下傳質(zhì)分離效果。通過對比不同板結構下的分離效果發(fā)現(xiàn)具有翅片結構的降膜板塔頂出料輕組分的摩爾分數(shù)及摩爾組成均高于平板，具有較高的熱力學效率，證實了通過優(yōu)化液膜流動形態(tài)強化降膜蒸發(fā)傳質(zhì)的可行性。在此基礎上提出了以下措施強化降液膜蒸發(fā)傳質(zhì)：增強液膜自由表面更新速率、減小液膜偏流及收縮、強化降膜板兩側傳熱和增加液膜在壁面停留時間。關鍵詞：關鍵