多物理场耦合模拟微波蒸馏反应器：升温和沸腾过程

• 作者: 赵海峰 李洪 李鑫钢 高鑫
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 计算流体力学 两相流 蒸发 微波 传热
• 年，卷（期）: 2021,（S1）
• 所属期刊栏目: 流体力学与传递现象
• 页码范围: 266-277
• 页数: 11页
• 分类号: TQ02
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20210153

摘要

使用COMSOLMultiphysics软件建立了耦合电磁场、流体流动、传热以及物质传输的多物理场模型用于模拟蒸馏型反应器的微波能量利用过程，探究了蒸馏反应器中水负载在微波能辐射作用下从升温至沸腾过程，阐明了在升温阶段，样品温度呈上下层分布，上层温度较高，最大温差达20K，自然对流的产生改善了温度分布的不均匀性；在沸腾阶段，由于下层温度较低，沸腾现象有延迟，气泡的产生消除了部分过热，其中表面蒸发量更大，最大时约为内部蒸发量的3倍，与此同时湍流现象明显改善了温度均匀性。探究了馈入功率对全沸腾状态的影响，揭示了全沸腾状态的最终温度取决于馈入功率和蒸发损耗功率的相对大小。研究结果可为微波辅助分离、反应等化工过程及装备设计提供理论基础与借鉴。