降膜结晶分离过程热、质及动量传递的数值模拟(Ⅰ)分区域统一模型

摘要

基于混合物理论和实验观察所获得的有关结晶形态及形貌特征,建立了描述降膜结晶过程液相区、枝晶状固液两相共存区及固相区的动量、热量和质量传递过程的分区域统一数学模型.模型的一个重要特点是认为在降膜结晶过程中,于熔体液相区和固相区之间存在一薄厚不匀且不断变化的固液两相共存区.随着结晶过程的进行,二相区内固相体积分数不断增加并不断向液相区推移直至完全固化.二相区的存在为降膜结晶时含杂质低纯度液体提供了在晶层内栖身的场所,这可能是产生杂质包藏的实际原因.引入多孔介质传递理论并采用Brinkman扩展的非稳态Darcy方程来描述固液两相区多孔介质内的流体流动.进一步,采用Van Driest修正的Prandtl混合长度模型来描述降膜结晶过程中液体区的湍流流动与传热传质.