A new approach to simulate the fluid dynamics in a wiped film evaporator using Modelica

Numerical simulation of flow pattern for non-Newtonian flow in agitated thin film evaporator

“…质、性能及制造应用等进行了大量研究 [2,3] 。其中，蒸发器内流体的流动、分布与 传输机制直接决定了蒸发器的蒸发效率与功耗，因此流体流动问题是受到研究者 们最多关注的课题之一。Mutzenbug [4] 阐述了薄膜蒸发器内流体的流动型态。如图 1(b)所示，流动可视为由刮板引起的切向流与重力引起的轴向流动的组合，产 生三个不同区域的复杂流型：刮板前缘形成圈形波，此部分流体呈螺旋状向下流 动；刮板后缘附近形成紊流液膜；紊流液膜与下一个圈形波之间由于刮板作用的 消失形成层流液膜。Mckelvey 等人 [5] 认为圈形波的流动是理解整个搅拌薄膜流动 的关键。对于高粘流体，薄膜依靠自身重力流动很慢，使用刮板后，形成圈形波， 一方面起均布液膜的作用；另一方面，圈形波与液膜相遇并剧烈混合，促进了物 质交换。Komori 等人 [6][7][8] 通过实验和计算发现，直列刮板薄膜蒸发器内圈形波流 动的液体占总流量的 60%以上，圈形波与液膜流体之间的混合受到严重抑制。 图 1 (a)刮板薄膜蒸发器结构简图 (b)薄膜蒸发器内流体流动示意图 [4] Fig. 1 (a) Schematic of agitated thin film evaporator (ATFE) (b) Scheme of fluid flow process in ATFE [4]…”