界面漸進(jìn)冷凍分離裝置的研究.pdf

1、冷凍分離技術(shù)具有常壓、低溫、低能耗濃縮分離料液等特點(diǎn)，這項(xiàng)技術(shù)廣泛應(yīng)用于食品、化工、生物、制藥等領(lǐng)域。界面漸進(jìn)冷凍分離裝置是一種料液在低溫表面上形成片狀冰實(shí)現(xiàn)料液的濃縮分離裝置，結(jié)構(gòu)簡單，冰片處理方便，對料液的適應(yīng)性好。本文對該類裝置進(jìn)行了較系統(tǒng)的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　論文給出了可實(shí)現(xiàn)界面漸進(jìn)冷凍分離的三種技術(shù)方案:盤管式、管式、刮片式，分析了其工作原理和基本特點(diǎn)，并對其成本、能耗、料液適應(yīng)性等進(jìn)行了綜合對比，表明盤管式冷凍分

2、離裝置適用于小規(guī)模料液處理的場合，管式和刮片式冷凍分離裝置則應(yīng)用于中、大規(guī)模料液處理時具有較好的綜合優(yōu)勢。
　　針對盤管式冷凍分離裝置工況變化復(fù)雜的特點(diǎn)，論文對盤管式冷凍分離裝置的變工況性能進(jìn)行了理論研究，建立了其物理模型和數(shù)學(xué)模型。通過計(jì)算，分析了結(jié)冰速率、融冰速率隨制冷劑蒸發(fā)溫度、冷凝溫度、料液溫度、冰層厚度等參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明，通過合理的調(diào)控盤管式冷凍分離裝置在結(jié)冰融冰過程中工藝參數(shù)的變化，可以獲得適宜的結(jié)冰速率和融冰

3、速率。
　　以上述工作為指導(dǎo)，設(shè)計(jì)并搭建了盤管式冷凍分離實(shí)驗(yàn)裝置，分別進(jìn)行了預(yù)冷、結(jié)冰、融冰實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明:預(yù)冷階段，采用料液循環(huán)可較好地避免料液降溫過程中的后期溫度局部回升;結(jié)冰階段，當(dāng)料液溫度3.3℃，冰水溫度16.7℃，10min平均結(jié)冰速率可達(dá)0.003mm/s，對溶質(zhì)去除率可達(dá)85％，但隨著料液濃度的增大和蒸發(fā)溫度的降低，冰層中的溶質(zhì)夾帶會增加;融冰階段，靠近盤管側(cè)融冰速率遠(yuǎn)高于冰水側(cè)的融冰速率，且融冰后期冰層可從盤管上