膜反转板式降膜吸收过程

结合板式降膜技术与膜反转技术的优势,提出了一种新型膜反转板式降膜吸收器。设计并建立了膜反转板式降膜吸收试验台,在试验台上完成了不同吸收压力、溶液流量、进口温度、冷却条件等对膜反转板式降膜吸收器传热传质性能影响的系列实验研究,得到该吸收器的传热传质性能。为膜反转板式降膜热质传递设备的科学研究、工程设计和实际应用提供了一定依据,也为进一步开发高效紧凑的热质传递元件及设备提供了一些方法和思路。     

膜反转板式降膜再生器的性能

膜反转板式降膜再生器是一种结合板式降膜与膜反转技术的新再生器型式。掌握其性能对今后的工业应用十分重要。本文以一个膜反转板式降膜再生器与板式降膜再生器作为比较。在相同设计条件下设计获得两个不同型式的再生器，通过对数学模型的求解，进行了不同发生压力、溶液流量、进口浓度、进口温度及加热条件下两者传热传质性能的计算与比较。结果表明在不同工况条件下，两者性能变化有所不同。由此，在膜反转板式降膜再生器替代板式降膜再生器的应用中应当考虑它们变工况性能的差异。     

双面膜反转强化吸收过程传热传质

提出了一种双面液膜反转方案,竖直布置2组或2组以上交叉双尺度波纹板束为传热面,在上板束各对板底部设置耙形导流器,交叉地将上板束各对板两侧的液膜引至下板束异侧,然后利用液膜与具有水平沟槽的波纹板片上的表面张力作用使反转后的下降液膜均匀化,以此实现液膜反转和交叉双尺度波纹板技术的复合强化。建立了溴化锂水溶液在2段光滑平板上降膜反转吸收过程的传热传质数学模型并进行了数值计算。给出了反转液膜前后液膜内流场、温度场、质量分数分布计算结果,并讨论了溴化锂水溶液降膜吸收传热和传质过程中反转次数对传热和传质系数的影响。     

降膜式吸收器的研究进展

综述了国内外水平管、垂直管和平板式降膜式吸收器的研究现状,对吸收器传热系数、传质系数和计算模型的研究进展。发现在降膜式吸收器中,氨水溶液形成的液膜是研究重点,传热和传质的阻力主要来源于液膜一侧。分析表明,改善降膜表面,增加液膜的扰动,添加纳米材料和添加磁场等措施可以显著提高液膜的传热传质系数,进而提高吸收器的吸收性能。进一步改善计算模型,提高液膜的传热传质能力将会是吸收器未来的研究方向,具有广阔的应用前景。     

降膜分子蒸馏过程模型研究

通过对降膜分子蒸馏器蒸发表面上液膜流动和传质传热的分析,建立了液膜的传质和传热方程;并在单组分非线性BGK方程的基础上,建立了描述多组分稀薄气体流动的非线性BGK模型方程。通过适当的边界条件将液膜方程和气体方程耦合在一起,得到了降膜分子蒸馏过程的传质与传热数学模型。该模型揭示了液膜温度和浓度在径向和轴向上的变化规律以及气相空间气体的密度、温度和速度的变化规律,适用于恒壁温和绝热壁等不同操作情况。     

热管式降膜吸收器的传热传质

对热管式降膜吸收顺溶液吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究，根据所建立的数学模型，通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜的动态二维偏微分方程和热管传热方程，研究了膜雷诺数，低位余热温度，输出温度等因素对传热管质过程的影响，对进一步工作提出了新的见解。     

吸收式热泵系统的计算和强化

本文通过试验,研究了溴化锂吸收热泵系统中的主要设备——降膜吸收器的传质、传热过程,并提出了对具有传递阻力的热泵系统中,特性系数的计算方法.根据试验数据计算出的结果表明:在降膜吸收器中用螺纹管代替普通的光滑管,可以大大提高系统的有效温升和特性系数.     

竖直管外降膜吸收传热传质过程强化的研究

对LiBr溶液在光滑管和四种换热强化管竖直管外降膜吸收过程进行了实验研究，得到了实验条件下的最佳管型，分析了非绝热吸收过程中传热传质相互作用，相互影响的关系，建立了竖直管外降膜吸收热－质传递过程的数学模型，并对该过程进行了数值计算，模型计算值与实验结果的比较证明该模型具有较好的适用性。     

绕管式换热器壳侧降膜流动和相变传热的数值模拟

为了定量描述绕管式换热器壳侧降膜蒸发特性并进而优化换热器结构,建立了绕管式换热器壳侧降膜蒸发过程流动与传热的数值模型。首先对降膜流动过程中流型变化和传热传质机理进行分析;通过对降膜流动过程液膜所受表面张力、重力和剪切力的计算,实现层状流、柱状流和滴状流等不同流型的模拟;通过管壁面和气液交界面的组分守恒建立降膜蒸发过程的传质子模型,并基于传质速率计算得出潜热传热速率。将数值模拟结果与已有文献中实验数据进行了对比,结果显示89%的模拟数据与实验数据偏差不超过25%;模拟结果与实验数据吻合较好。基于提出的模型,对不同工况下的绕管式换热器壳侧降膜蒸发传热传质规律进行了分析。     

多组分降膜蒸发传热计算方法研究

在降膜蒸发器设计过程中,现有的多组分降膜蒸发传热计算方法未考虑传质的作用,其计算结果与实际工程设计相比存在较大的偏差。文中探讨了多组分降膜蒸发传热机制,充分考虑降膜蒸发的传热传质耦合作用,提出了适用于多组分降膜蒸发传热计算的关联式。针对多组分物料物性随蒸发浓缩发生变化的特点,建立了降膜蒸发器蒸发传热的分段设计方法。完成了丙二醇水溶液降膜蒸发不同单元数的分段传热计算,计算结果表明:分段计算与不分段计算的管内传热系数与总传热系数的偏差率分别为23%—30%及12%—16%。随着计算单元数的增加,降膜传热系数偏差率的变化会逐渐减小,设计计算过程中可以根据精度要求确定最佳计算单元数。此研究工作为降膜蒸发器的工艺设计提供了参考。     

固体平壁上受热降膜分布模型

在降膜受热流动过程中,由于液膜边缘与膜中央之间存在速度差异,造成液膜横向温度分布不均,由此在液膜横向产生了表面张力梯度, 即引起了自液膜边缘向液膜中央的Marangoni流动,从而使得液膜收缩变形. Marangoni流动引起的收缩效应与液体润湿性及流动压力的扩展效应相互作用, 在液膜边缘形成了凸起区. 根据液膜边缘凸起区内的受力平衡和物料平衡关系,同时考虑温度引起的表面张力梯度对液膜流动的影响,建立了受热降膜收缩模型. 此模型显示, 较低的壁温、较小的固液接触角以及较大的液体流量有利于液膜在加热固体壁面上的扩展. 通过与实验数据的对比显示,该模型较准确地预测了受热液膜下落初始过程中的液膜分布, 能够为传质传热过程及其设备的优化设计提供理论依据.     

A theoretical model of a free flow solution over an inclined long flat plate solar still

This analysis is used to investigate a free flow inclined flat plate solar still.To study the effect of significant parameters on a laminar falling liquid solution over an inclined long flat plate solar still, a mathematical two dimensional flow analysis is carried out based on continuity, momentum and energy equations for liquid and vapor phases together with the interface. As far as the liquid film is concerned, the velocity, film thickness, pressure, temperature and the hourly evaporated water volume profiles are found. It is shown that the significant parameters which affect the solar still are the initial film thickness (i.e, the initial mass flow rate), the plate inclination, the still length and the absorber heat flux (i.e., the solar radiation reaching the plate). It is also shown that the variation in liquid film thickness down the still has a significant effect on the evaporation rate (i.e., the condensed water) and should not be neglected particularly in the case of a long inclined solar still.     

振动平板上降膜流动换热特性

为强化平板降膜换热效率,运用VOF模型和动网格方法的耦合技术,编写UDF函数,建立了振动平板上降膜流动换热计算模型。考虑了表面张力和壁面接触角对液膜流动的影响,研究了不同参数对降膜换热的影响,计算结果表明：振动使得平板上的液膜剧烈波动,强化了液膜传热传质效果;随着振幅和频率的增大,液膜换热效果提高,当频率和振幅同时增大时,换热效果明显提高,在研究的参数范围内,当频率f=50 Hz,振幅A=2.0 mm时,相比于无振动平板降膜,换热效果提高了27%。     

摇摆状态下垂直管内TFE/NMP降膜吸收数值模拟

根据船用条件下吸收器内溶液降膜吸收的特点,建立了摇摆状态下垂直管内TFE（2,2,2-trifluoroethanol,三氟乙醇)/NMP（N-methyl-2-pyrrolidone,甲基吡咯烷酮）降膜吸收过程中动量、热量和质量传递的物理和数学模型.模型中充分考虑了转动附加惯性力对降膜流场中液膜厚度、速度、温度和浓度分布的影响.采用膜内积分与全隐式有限容积相结合的数值方法求解理论模型.通过对计算结果的分析发现,在摇摆状态下TFE/NMP降膜吸收过程中,转动附加惯性力的存在使得速度和温度等状态参数的分布具有一定周期性和对称性.     

Falling liquid film stability in microgas/liquid absorption

Increasing mass transfer efficiencies is reached in G/L absorption contactors thanks to stabilization of the liquid flow. Hydrodynamic studies about the stability of a liquid film thickness are carried out to explain variations of mass transfer efficiencies during absorption experiments. These studies are based on the analytical expression developed by Hobler (1964) [1] which enables to predict the minimum wetting rate (MWR) and the minimum liquid film thickness (MLFT). Experiments were carried out to validate the prediction of the hydrodynamic model for a specific chemical system (absorption of tetrachloroethylene in di-ethyl-hexyl adipate). Therefore, two microstructured plates have been investigated in comparison to an unstructured plate. The plates have been embedded in a miniaturized falling film absorber. A strong influence of the geometry on the mass transfer efficiency is found, especially at low liquid flow rates where dry zones decrease the interfacial specific area which differs from the specific surface of the solid support.     

T型翅片板喷淋式降膜蒸发器传热性能研究

采用喷淋降膜蒸发形式，将蒸发器的传热面用机械线切割方法加工成Ｔ型翅片板。对这种蒸发器进行了传热性能的研究，并与池式光板进行传热性能对比，实验结果表明，Ｔ型翅片板降液膜蒸发能在低温差下维持沸腾且有较高的给热系数。同时对沸腾传热的强化机理也进行了研究，并探讨了Ｔ型翅片板喷淋降液膜蒸发器具有优良传热性能时主要原因。     

不同流型下离子液体-MEA复合工质降膜吸收CO2特性

以氨基酸离子液体和乙醇胺混合水溶液为吸收剂研究逆流气体对竖直平板降膜流型转换的影响,考察了3种流型下液体流量和入口温度、气体流量和进口CO₂浓度对CO₂吸收性能的影响。结果表明:随着液体流量的增加,液膜呈现溪流、片状流和完整流3种流型,降膜流型转换临界流量随逆流气体流量增大而增加;溪流和片状流时CO₂吸收速率随液体流量的增加而增加,但在完整流条件下基本不变;完整流下具有较高的CO₂吸收速率,然而溪流下的液相传质系数最高。