糖蜜酒精废液物性及横管降膜蒸发数值模拟的研究

发布时间：2020-06-12 05:36

【摘要】：糖蜜酒精废液是酒精生产过程中产生的高浓度有机废水,因其处理难度大而成为限制糖蜜酒精生产工艺发展的关键因素。浓缩法是该废液最有效的处理方法之一,但存在设备庞大、能耗高等问题。糖蜜酒精废液的物性数据极其缺乏,严重制约了浓缩法的科学研究、设备设计和工艺优化。本文在多效蒸发浓缩过程的操作参数范围内,测定废液的部分动量和热量传递参数,并进行数值回归和分析。在此基础上,提出能耗最大的第Ⅰ效蒸发器可采用传热效率高、传热阻力小的横管降膜蒸发器,取代生产中普遍使用的中央循环管式蒸发器。利用测定的物性数据对废液在横管降膜蒸发器中的行为进行数值模拟研究,为该形式蒸发器在浓缩工艺中应用提供依据。本文主要研究内容和结果如下:测定Brix15~60的糖蜜酒精废液的基础数据以及黏度、比热容、热导率等物性参数。数据显示废液的黏度随温度的增加而减小,且Brix越大,黏度减小的趋势越明显;糖蜜酒精废液的比热容和热导率随温度的增加呈缓慢增加,且Brix越大,比热容与热导率越小。采用MATLAB软件,以Brix(B)、温度(T)为自变量,黏度、比热容、热导率为函数进行数值拟合,得到适用范围完全覆盖多效蒸发浓缩过程的关联式。通过误差分析证实,关联式的计算值与实验值的相对误差均小于3.5%,在工程可接受范围内。利用Fluent软件的Mixture模型建立横管降膜蒸发的二维物理模型并进行数值模拟,研究糖蜜酒精废液在横管降膜蒸发过程的液膜流动状况,分析不同喷淋密度、喷淋高度、管径和管束排布方式对液膜分布的影响,探讨对比传热效率。结果显示,横管降膜蒸发过程液膜厚度随周向角的增大呈先减小后增加的趋势,大约在周向角?为110°附近出现最小值;废液的喷淋密度在0.429~1.288 kg/(m·s)、喷淋高度在5~8 mm范围内较优。对比研究发现,横管降膜蒸发器用于糖蜜酒精废液浓缩工艺的I效蒸发,其传热效率明显高于中央循环管式蒸发器。
【图文】：

剖面图,降膜蒸发器,横管,剖面图

术的研究现状术的发展和特点（冷源）由液体工质入口流入，经液体分力的共同作用下，在横管壁面形成液膜流管表面，横管内的蒸汽（热源）不断加热汽液两相共存的流动状态[48]，从而达到换1888 年，横管降膜蒸发器出现在制糖工业管降膜蒸发器正式应用于工业领域。20 世的身影。发展至今，横管降膜蒸发器在海的应用[49-51]。

糖蜜酒精废液,样品

图 2-1 糖蜜酒精废液igure 2-1 Molasses alcohol wastewa表 2-1 样品 BrixTable 2-1 Brix of samples原液 Ⅰ效 Ⅱ效 Ⅲ效15 18.5 25 37（以下分别简称为样品 S1 和样、S2 的原液样品的 Brix、pH、CO结果见表 2-2。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ028.61;X797

【参考文献】