单液滴撞击冷表面的模拟研究化工过程机械专业论文.docxVIP

舢舢圳舢圳舢舢㈣㈣洲天津科技大学 舢舢圳舢圳舢舢㈣㈣洲 天津科技大学 Y3030550 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的 成果。除文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发 表或撰写的成果内容，也不包括为获得天津科技大学或其它教育机构的学位或证书而 使用过的材料。对本文研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 壬磋 日期：劢f歹年乡月J≥日 知识产权和专利权保护声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师具体指导下并得到相关研究经费支持 下完成的，其数据和研究成果归属于导师和作者本人，知识产权单位属天津科技大学； 所涉及的创造性发明的专利权及使用权完全归天津科技大学所有。本人保证毕业后， 以本论文数据和资料发表论文或使用论文工作成果时署名第一单位仍然为天津科技 大学。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 孑磋 日期：劢f5年弓月l≥日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，同意公布论文的全部或部分内 容，允许论文被查阅和借阅。本人授权天津科技大学可以将本学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本 学位论文。 必威体育官网网址l J(请在方框内打“、／”)，在 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不必威体育官网网址I堂请在方框内打“√”)。 作者签名： 互礓 日期：加6年弓月／z日 导师签名： 日期：≯口fS年弓月，2日 万方数据 摘 摘 要 喷雾冷冻干燥(SFD)过程中存在雾化液滴在设备壁面的冷冻沉积问题，不仅造 成产品收集率的下降，且会对产品造成二次污染，影响设备的传热传质速率，而对单 液滴撞击冷板面的研究有助于解决这一问题。 本文在前期单液滴撞击冷板面的实验基础上，以单个蒸馏水及普鲁兰多糖液滴为 研究对象，使用数值模拟的方法研究了直径为3．2 mm的单液滴与冷板面(小于0℃) 撞击铺展和固化过程，分析了撞击高度(胙100 mm、250 nHn、500 mm)和板面温度 (仁253 K和268 K)以及板面倾角(口=O。、30。、45。和60。)对撞击过程的影 响以及液滴在冷板面上冻结过程。对液滴在冷板面上的铺展和冻结过程进行了理论分 析，建立了描述液滴铺展过程及在冷板面上固化的数学模型，建立了液滴铺展的二维 与三维物理模型，将水平集方法和固化模型相结合，使用基于温度的热传导方程代替 原有的焓值方程，并且在热容源项中加入熔化潜热，利用COMSOL Multiphysics 4．2⑩ 软件，耦合“两相流水平集与“流体传热”两个物理场，求解了存在相变的传热问 题。 结果表明，撞击高度与板面温度对液滴在水平冷板面的铺展过程起到重要作用， 撞击倾斜板面时，板面的倾角也会影响液滴在冷板面上冷冻沉积的发生，随着撞击速 度和倾斜角度的增加，板面温度对液滴撞击动力学行为的影响逐渐变小，减小了液滴 沉积的可能。物料的性质，如黏度等也会对液滴的冷冻沉积发生重大影响，对于较高 黏度物料，温度并不起决定作用，黏度会影响液滴的铺展速率及铺展直径，且影响趋 势较为明显。本文采用的模拟模型和实验的结果吻合较好，反映了液滴铺展冻结过程 中的温度变化与固化情况，有利于对液滴发生冻结的状况进行直观解释。 关键词：蒸馏水单液滴；普鲁兰多糖；冷板面；水平集方法；固化模型 万方数据 ABSTRACTThe行eeze ABSTRACT The行eeze deposition of atomized droplets on the equipment walls appeared in Spray 行eeze—drying(SFD)．7I’he problem caused not only the decline of product collection rate but also the secondary pollution to the product，it may also af佗ct the heat and mass transfer rates of the equipment．The research of single droplet impact on tlle cold plate will help to solVe this problem． BaSed on tlle preVious experiments，tllis mesis used a single distilled water droplet and a pul