薄膜蒸发器设计计算软件编制开题报告

全文总字数：5072字

1. 研究目的与意义

薄膜蒸发器的设计过程较为复杂繁琐。

将蒸发器的工艺设计和结构设计过程用程序表达出来，期间所用的各项计算、查图、查表的过程全部通过程序实现，使得计算简化，设计误差减小，设计更为精确，便捷，减少工作时间，提高蒸发器设备设计效率。

microsoft 公司推出的visual studio for windows 是一种完全支持结构化编程的高级语言，设计过程可视，设计思路面向对象。

2. 国内外研究现状分析

蒸发是重要的单元操作之一，蒸发操作是用加热的方法，在沸腾状态下，使溶液中的水分或者其他有挥发性的溶剂，部分气化移除，从而使溶液浓缩^[1]。目前我国使用的蒸发设备达三十余种，而且部分形式已定型化、系列化。如今国内外对蒸发操作得研究，十分活跃，主要有大型化、最佳化、改进和创制新结构与减少结垢这几个倾向。由型式来分可将蒸发器分为膜式蒸发器与非膜式蒸发器两大类^[2]。其中薄膜蒸发具有传热效果好、蒸发速度快、无静压头而产生的沸点升高等优点，使薄膜蒸发技术得到很大的发展，成为目前蒸发器的主要型式。常规的热交换设备不能很好地适用某些物料的蒸发和反应，特别是热敏性物料、黏性物料或呈现有生垢发泡趋向的物料。但机械搅拌薄膜设备与常规设备相比，因其独特的优点和加工经济性，特别适用于这类产品。40年代初，当瑞士制造了第一台样机后，连续式薄膜设备便在欧洲得到了发展。到60年代后期，最初的薄膜蒸发器被改进，薄膜技术已应用到干燥和反应^[3]。

刮板薄膜蒸发器^[4]是利用高速旋转的刮板将物料分散成均匀的薄膜，从而达到对物料进行浓缩提纯的一种新型的蒸发类设备。它特别适用于高沸点、高粘度和热敏性的物料。目前，国内外关于这类设备的开发研究和推广应用虽然获得了一些进展，但是用于设计计算的数据仍显不足，如何获得蒸发器内的速度分布、温度分布和浓度分布，如何正确分析蒸发器内流体的流动及传热性能分析都是值得研究的问题。

在流动方面，在1959年kern^[5]根据 navier -stokes 方程计算了重力作用下的膜速和膜厚。并进一步在滑动式刮板方面，根据轴承润滑理论，得出刮板尖端和传热圆筒壁面之间的最小间隙。更进一步， kern 对涡旋进行简化，把复杂的涡旋流动简化为与刮板成45角的三角形区，并认为涡旋以层流向下流动，结合物料、热量衡算，导出了液体滞流量的计算式。但由于刮板对液膜的离心加速作用,涡旋区实际上将会伸缩。在当时kern的有关结论未经实验证实。在1979年，mckelvey 等人^[6]认为弓形波的流动是理解整个搅拌薄膜流动的关键，因为对于高黏度流体，薄膜本身几乎不流动，使用刮板后，形成弓形波，一方面起均布液膜的作用;另一方面，弓形波与薄膜相遇，剧烈混合，促进了热质交换。他们考察了弓形波的速度分布和流动结构及其影响因素。在1988年，komori 等人^[7] 通过试验和计算发现，涡旋流动的液体占总流量的70 % ～ 90 %。液膜流动可认为是层流降膜，且其膜速和流量与涡旋部分相比很小。研究还发现，涡旋与液膜之间的混合受到严重压抑，这与以前认为弓形波与液膜激烈混合的认识有出入。从而komori 认为使用平直刮板的搅拌薄膜蒸发器并不总是高效的，刮板结构应予以改进。为了改善涡旋与液膜的混合，komori 等人开发了直列多板刮板和倾斜多板刮板。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：本次任务的目的是基于c语言编程，开发一套适用于薄膜蒸发器的设计计算软件，使设计工作变得简单而可靠。

1、学习薄膜蒸发器的相关理论知识，掌握蒸发器结构、工作原理，应用场合；

2、掌握薄膜蒸发器的工艺设计和结构设计过程；

4. 研究创新点

无