分子蒸馏技术是一种新型的液-液分离技术,特别适用于高沸点、热敏性和高粘度物料的分离,已在食品、医药、油脂加工、石油化工等行业中得到了应用。 刮膜分子蒸馏器是一种应用较为广泛的分子蒸馏设备,该设备内置转动的刮膜器,由于刮膜器的机械搅拌作用使得刮膜分子蒸馏器内流体流动及传热、传质机理变得异常复杂。准确获得刮膜分子蒸馏器内流体的速度、温度及浓度分布具有十分重要的研究意义。 本文在分析刮膜分子蒸馏器内传热与传质的基础上,采用Visual Basic 6.0程序设计语言结合MatrixVB对其数学模型进行了数值求解,并针对南京工业大学化工设备设计所自行研制的0.25m~2刮膜分子蒸馏器进行了模拟计算和实验研究。主要工作与研究结果如下: 1) 综述分子蒸馏技术的应用及其发展现状,从分子蒸馏技术的原理、模型研究及其应用的发展等进行了系统评述;并结合蒸发速率和分离效率这两个评价分子蒸馏效果的重要指标,对刮膜分子蒸馏器工艺参数与结构参数进行了分析与讨论。 2) 在分析刮膜分子蒸馏器蒸发、传热和传质基础上,分别采用四阶龙格—库塔法及绝对稳定的Crank-Nicolson差分格式对头波和液膜微分方程进行了离散化,并利用Visual Basic 6.0程序设计语言结合MatrixVB对离散化方程进行了编程求解。 3) 以DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)为物料进行了单组分模拟计算,在改变进料速率、刮膜器转速及加热温度等参数的条件下,分别获得了蒸馏器内头波及液膜的温度分布,并初步探讨了参数的改变对头波温度及液膜蒸发速率的影响。以DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)和DBS(癸二酸二丁酯)二元混合物为物料进行了双组分模拟计算,考察了进料速率、刮膜器转速及进料温度等参数的改变对易挥发组分的蒸发速率及分离因数的影响。 通过上述模拟计算,获得了蒸馏器内由实验方法无法得到的大量传热与传质的细节信息,为全面认识和了解刮膜分子蒸馏过程、优化操作参数及蒸馏器结构设计提供了参考依据。 4) 以纯甘油为物料进行了实验研究与模拟计算,分别改变加热温度、进料温度及刮膜器转速等操作参数获得了不同的单位时间馏出量。比较实验值和模拟值,两者存在