放射性废液蒸发浓缩工艺,其核心设备为蒸发器,蒸发器的传热传质参数与其产品产量及质量关系密切。但是由于工业用蒸发器体积庞大,运行一次会使用大量能源和物料,利用实验对其传热传质特性进行研究消耗巨大,且查看蒸发器内部较为困难。随着计算流体力学的成熟,对蒸发器的传热传质特性进行模拟计算成为一种重要的研究手段。本文首先针对放射性废液蒸发浓缩工艺中提供的蒸发器工艺指标,进行蒸发器的传热传质参数计算。二次蒸汽的质量流量为482.1 8kg/h,热通量为1.20×106kJ/h,冷凝换热系数为1.52×104W/(m2·K),沸腾换热系数为 1.17× 105W/(m2·K),总传热系数为734W/(m2·K),换热面积17.11m2,加热室直径2m高2.5m,蒸发室直径0.5m高1m,完成蒸发器传热传质参数的计算。根据上述结果,为探寻更佳的蒸发器传热传质模式,构建了四种加热面,分别为加热蛇管加热、加热蛇管和加热夹套共同加热、竖向加热管加热、竖向加热管和加热夹套共同加热,对以上方案分别建立了几何模型,进行网格划分和网格质量检验,应用计算软件COMSOL Multiphysics建立了蒸发器传热模型、稀溶质传递模型、蒸发器水分输送模型、料液层流模型、二次蒸汽湍流模型,完成求解器的设定,并调试程序完成模拟计算。计算结果表明:模拟得到的蒸汽生成量与蒸发器计算的参数相比误差在10%以内,研究了料液流速变化、料液压强变化、料液温度变化、料液热通量变化、溶质通量变化、蒸汽量分布变化,并进行了比对分析,结果表明,加热蛇管和加热夹套共同加热的模型传热传质性能优于其它的加热面排布,蒸发效率较高,可以支持蒸发器的改进;对蒸发器的三维模型模拟结果进行了整理,可以用于蒸发器传热传质特性的分析,其结果与二维模型结论相似,用二维模型来简化计算三维模型效果良好。