刮膜式分子蒸馏过程因刮膜器的存在具有特殊优势,因此广泛应用于生产食品、药物,分离提纯聚合物,分离回收热敏性物质等方面。近些年,对刮膜式分子蒸馏过程的研究主要集中在液体的流动状态、液膜厚度、平均停留时间,蒸发效果、气相的流动状态等方面,较少涉及刮膜式分子蒸馏的传热特性。因此,研究刮膜式分子蒸馏过程气液两相传质存在的状态下的传热特性,能够完善对刮膜式分子蒸馏的认识,为进一步优化刮膜式分子蒸馏过程提供参考和方向。CFD软件可以数值计算流体的运动状态,广泛应用于液体的流动和传热过程复杂,难直接测量的情况。因此,利用CFD软件,并编写用户自定义函数(UDF),研究刮膜式分子蒸馏过程传质存在时的传热特性;结构化蒸发壁面,进行优化,并将结果与光滑蒸发壁面进行对比。对刮膜式分子蒸馏过程进行模拟计算,在不同的转子转速、进料量、蒸发壁面温度情况下,得到充分发展的温度场和速度场,分析得到如下结论:刮膜器的刮擦作用对液体的周向速度影响最大,促使液体的局部产生涡流、螺旋性变化;在刮膜器刮擦的位置局部Nu数明显增大,是平均Nu数增大的重要因素。随着转速的增加,液体受到刮擦的周期减小,液膜表面达到的动态稳定温度Tdst先增大,后减小,温度变化趋于平缓;温度梯度、速度梯度、平均Nu数变化趋势均先增大后减小。进料量增加,液膜表面温度的动态稳定温度减小,但Nu数增加;蒸发壁面温度增加,平均Nu数明显增加;适当地提高转速,升高蒸发壁面温度都会加快轻组分的蒸发。对刮膜式分子蒸馏设备的蒸发壁面添加微型凸起,计算结果表明:蒸发壁面上增加微型凸起,液体的流动状态更加复杂,液体涡量增加,螺旋性增加并改变螺旋方向。微型凸起矩形排列、微型凸起三角形排列、微型凸起螺旋形排列时,宏观速度变化依次减小,平均Nu数分别是光滑蒸发壁面平均Nu数的1.32倍、1.23倍、1.04倍。微型凸起的存在可以增加液体温度场与速度场的协同性,优化传热特性;而微型凸起的不同排列形式使两者的协同性产生差异,是传热得到改善程度不同的因素。