分子蒸馏技术的应用研究始于上世纪初期,随着该项技术的广泛应用与发展,人们对该技术的理论研究也越来越深入。刮膜式分子蒸馏器是一种高效的分子蒸馏设备,由于刮膜器的作用,流体的流动过程比较复杂。研究刮膜器对分子蒸馏器内液体的流动、传热和传质过程的影响,描述流体速度、温度和浓度的分布规律可以为设备设计和操作优化提供科学依据,对预测分子蒸馏速率和分离效率也非常重要。在刮膜式分子蒸馏器中,刮膜器的刮动使液相在蒸发器壁面上均匀分布并形成液膜,刮膜器刮起的液相同时在刮膜转子前形成头波。本文利用计算流体力学软件Fluent 6.2对刮膜分子蒸馏过程的流体流动、传质、传热进行了较为完整的模拟、分析。首次建立完整的3-D模型,在旋转坐标系下进行模拟计算,选用了RNG k-ε湍流模型,采用增强壁面函数法加强对近壁面流体流动的处理,由于模型使用的限制,所以使用VOF多相流模型和欧拉多相流模型分别对停留时间分布、流体流动和传热进行了模拟。同时自行设计了分子蒸馏冷模实验装置,进行了不同物料的停留时间测量以及停留时间分布曲线测量。论文将实验结果与已有的相关文献结论相结合,对数值模拟计算的结论进行了验证讨论。模拟结果与停留时间分布实验测试结果比较吻合,可以得出如下结论:刮膜器对液膜的周期性刮动使液膜在蒸发壁面分布均匀,可以强化液膜内的传质和传热过程,有利于提高分离效率。模拟结果展示了流体在蒸发器壁面的速度、温度、浓度和液相的分布规律,并与实验结论和相关文献中的结果进行比较,发现具有较好的一致性。同时,对刮膜转子附近的流体流场的模拟结果进行分析发现:在转子附近的流体速度、浓度和温度的波动相对较大,显示了刮膜器在刮膜式分子蒸馏器分离过程起到的特殊作用。模拟结果还给出了在不同进料速度和不同刮膜器转速下,气液界面的波形变化、液相内轴向与径向的速度分布和温度变化等情况,对提高分离效率、优化设备、优化操作具有重要的理论意义。