薄膜蒸发器设计计算软件开发开题报告

1. 研究目的与意义

薄膜蒸发器是强化传热的膜式蒸发设备，已被广泛用于化工、石油、染料、食品、药及废水处理等部门，在蒸发、分馏、脱水、脱臭、冷却、结晶和化学反应方面广为应用。其特点是体积小，传热效率高，介质停留时间短，便于生产过程的连续化。由于薄膜蒸发器的开发和研制过程比较复杂，需要进行繁琐的计算，查询各种图表，因此研究薄膜蒸发器设计计算软件的开发，可以在设计与制造薄膜蒸发器时带来极大的便利。通过设计开发出来的VB软件，可以优化设计薄膜蒸发器的设计过程，使其在设计时能够更加的准确，快捷。薄膜蒸发器的市场拥有广泛的前景，研究这一套设计计算软件，对于这个市场也有着重要的意义。

2. 国内外研究现状分析

在国外，从五十年代起，薄膜蒸发器已被广泛的运用于化工、石油、染料、食品、药及废水处理等部门，而我国从六十年代开始，在化工、染料品等一些企业也逐步有所采用但都是中小型的。1970年北京向阳化工厂苯酚丙酮装置上采用面积14平方米，高10.8米的刮板式薄膜蒸发器，是我国自行设计制造的一台大型刮板式薄膜蒸发器。运行至今达十三年，实践证明，这台设备结构合理，操作稳定安全可靠。由于我国起步较晚，对于薄膜蒸发器的研究我国相对于国外是有一定差距的。2001年，皮丕辉和杨卓如等学者详细介绍了刮膜薄膜蒸发器的结构、操作原理、型式和分类、特点、操作参数以及刮膜薄膜蒸发器的应用。因刮板对液膜的刮擦作用使液膜呈不断搅动状态,刮膜薄膜蒸发器有停留时间短、消除结焦结垢及处理粘度大等特点,认为其是处理热敏性和高粘性物质蒸发浓缩的理想设备。

随后在2003年，南京工业大学的汪蕊在参考大量国内外相关文献的基础上，对自制的1m2薄膜蒸发器试验装置进行了研究和改进，在此基础上开发了0.4m2钢制薄膜蒸发器试验装置。随后计算流体力学软件cfx4.4对薄膜蒸发器内流体流动及传热过程进行了数值模拟，分析了各个操作参数对流体流动和传热过程的影响。同时，陶蕾和贺小华等工作者通过调用薄膜蒸发器三维零件实体造型设计参数以及本课题组开发的辅助设计系统中的物料特性数据,作为薄膜蒸发器筒节夹套应力分析的设计参数,采用visualbasic对有限元软件ansys进行二次开发,实现筒节夹套的有限元建模、热应力耦合分析,实现了参数化设计与有限元分析的集成化,提高了设计效率与设计精度。2004年，武则飞在windows平台上,以autocad2000为绘图支撑软件,以visualbasic6.0通过activexautomation技术对autocad进行二次开发,集成使用参数化技术以及microsoftoffice等应用软件,对薄膜蒸发器辅助设计系统作了研究与实践；同一年，武则飞与其导师贺小华一起发表了文章，他们利用activexautomation技术,通过visualbasic二次开发autocad进行薄膜蒸发器参数化设计,从而开发出符合自身特点的专业设计软件包，对缩短薄膜蒸发器设计周期,提高设计效率,加快其推广应用具有现实意义。

随着互联网技术的发展,应用程序的开发必然向网络化方向发展。贺小华与李征利用webclass技术,开发了基于b/s模式的薄膜蒸发器远程cad系统,包括薄膜蒸发器远程设计计算及施工图的参数化设计。远程cad系统的开发,避免了单机版软件的诸多局限性。2006年，贺小华与李佳等学者在自制的试验装置上，对介质水及烧碱溶液进行了蒸发实验,得到了在不同工艺操作参数下各料液总传热系数k和蒸发强度ei的变化曲线。实验结果表明,转子转速及进料量对设备总传热系数k及蒸发强度ei影响显著,各料液均存在最佳进料量。粘度增加,总传热系数k减少,蒸发强度ei增加。研究结果表明,从蒸发强度而言,薄膜蒸发器更适合于高粘度料液的蒸发浓缩。同一年管凌峰以三维参数化造型软件solidworks2005为绘图支撑软件,结合编程软件visualbasic6.0对solidworks2005进行二次开发,实现薄膜蒸发器三维参数化设计,可以更加直观、全面地反映设计意图,方便地生成工程图纸,在三维设计的基础上可进一步进行虚拟装配、干涉检查、有限元分析及运动仿真等,初步实现cad/cae的集成;并在三维模型的基础上进行虚拟装配、运动仿真、参数化有限元分析等cae研究。

3. 研究的基本内容与计划

本课题的主要任务是在总结文献的基础上，介绍薄膜蒸发器的特点、工作原理、应用场合、设计研究进展等；基于化学工程手册编制薄膜蒸发器设计计算软件包。

我计划用3周的时间熟悉VB软件的编程，同时用VB做几个小软件来练习，做到可以熟练的运用VB软件；再利用5周的时间学习和了解薄膜蒸发器的一般设计过程，了解设计过程中的重点和难点；最后利用3周时间进行论文的撰写和准备论文的答辩。

4. 研究创新点

无