刮膜分子蒸馏技术对液液混合物的分离具有显著效果,转子的刮擦作用使液膜在壁面上的运动状况较为复杂,本文旨在研究刮膜分子蒸馏设备的流场特性和传质过程,以期对改进分子蒸馏设备和优化相关操作参数提供理论支持。首先,通过Gambit软件建立简化的刮膜分子蒸馏三维模型,对于气液两相流动选择VOF多相流模型,RNG k-ε湍流模型封闭动量方程,而关于近壁面区域液体流动选择增强壁面函数。在不考察传质传热时,模拟刮膜分子蒸馏设备中液体流动,考察液膜流动稳定后,液膜湍动能随时间变化以及分布状况。结果表明,液膜上湍动能随时间呈波动性变化,波动幅度与进料速率和转子转速有关;且其分布并不均匀,集中分布在转子前的弓形波以及转子与液膜的接触区域。其次,借助Fluent软件和UDF,应用组分传输模型,考虑双组分邻苯二酸钾二丁酯和癸二酸二丁酯(DBP-DBS)中轻组分的质量传递过程,研究刮膜分子蒸馏设备中传质过程。包括液膜温度、轻组分的液相浓度、气相浓度以及蒸发速率等传质传热参数沿三维方向的变化。结果显示,液膜温度和蒸发速率沿周向和径向均是降低的,而沿液体流动方向则增加;液相浓度沿周向和轴向均逐渐减小,气相浓度则沿轴向逐渐增大,在转子附近逐渐向整个蒸发面蒸发。最后,采用单因素分析方法,在流体力学和传质过程研究的基础上,探讨了操作参数如进料速率、壁面加热温度、转子转速对刮膜式分子蒸馏设备传质过程的影响,操作参数对该过程的影响主要体现为对液膜表面温度、液相浓度、气相浓度、蒸发速率以及液相的总传质系数等传质传热参数的影响,相关模拟结果可以为进一步优化操作参数提供参考。