CMC溶液在豎直開(kāi)孔板上的流動(dòng)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、聚合物脫揮在聚合物生產(chǎn)過(guò)程中起著關(guān)鍵作用，而脫揮元件是控制脫揮效率的重要因素。脫揮元件通過(guò)改變液體的表面更新，從而影響著傳質(zhì)效率。為了提高脫揮效率，本文提出了一種新型降膜元件，并對(duì)這種結(jié)構(gòu)下的流型進(jìn)行了基礎(chǔ)性研究，作為進(jìn)一步深入研究的理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)依據(jù)。
　　聚合物溶液一般屬于非牛頓流體，因此本文選用CMC（羧甲基纖維素鈉）水溶液作為實(shí)驗(yàn)物質(zhì)?；跂趴p式脫揮元件的結(jié)構(gòu)，本文提出了豎直開(kāi)孔板這一新型結(jié)構(gòu)。從實(shí)驗(yàn)和模擬兩種方法探討了該

2、結(jié)構(gòu)下的降膜流動(dòng)情況，并研究了實(shí)驗(yàn)操作條件和開(kāi)孔尺寸等參數(shù)對(duì)降膜流動(dòng)的影響。
　　本文首先利用激光多普勒測(cè)速儀（LDA）作為測(cè)速工具，初步得到了特征位置處的速度分布曲線。在此基礎(chǔ)上，利用計(jì)算流體力學(xué)軟件CFD進(jìn)行降膜的三維模擬，與實(shí)驗(yàn)值比較分析得到，VOF模型適合氣液兩相降膜流動(dòng)的模擬。將模擬結(jié)果進(jìn)一步分析，得到了不同操作條件和開(kāi)孔尺寸下整個(gè)降膜的流場(chǎng)和膜厚信息。
　　實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果表明，開(kāi)孔內(nèi)降膜中心處速度最大，液膜最薄，

3、沿著孔中心向外呈環(huán)狀分布，速度逐級(jí)減小，膜厚逐級(jí)增加。隨著溶液濃度的增加，開(kāi)孔內(nèi)流體流速下降，膜厚增加；隨著流量的增加，開(kāi)孔內(nèi)流體的速度上升，膜厚增加；入口縫寬直接影響著降膜的流速和厚度。改變開(kāi)孔尺寸會(huì)影響降膜流場(chǎng)和膜厚的變化——隨著開(kāi)孔寬度的增加，開(kāi)孔內(nèi)降膜的速度增加，中間區(qū)域液膜變??；隨著開(kāi)孔長(zhǎng)度的增加，開(kāi)孔中間區(qū)域的流體流速略有升高，當(dāng)長(zhǎng)度增加到一定值時(shí)，降膜的厚度會(huì)出現(xiàn)明顯降低。由此得出，在保證液膜不破裂的前提下，開(kāi)孔寬度和長(zhǎng)度