板式膜反转降膜吸收器设计与性能研究

板式膜反转降膜吸收器是一种将板式降膜吸收和膜反转技术相结合而开发的新型吸收器,合理设计与掌握其吸收性能对今后这种吸收器的工程应用十分重要.为此,通过建立、求解板式膜反转降膜吸收过程的数学模型,确立了设计条件下最佳吸收器结构;对于所设计的板式膜反转吸收器进行了不同吸收压力、溶液流量、进口浓度、进口温度及冷却条件下传热传质性能的计算,并与竖板降膜吸收器进行了比较.     

低雷诺数下溴化锂溶液降膜吸收热质传递的数值研究

溴化锂溶液降膜吸收是吸收式空调系统中常见的热质传递形式之一。本文对溶液降膜吸收过程的热质耦合传递分析,建立了溴化锂溶液垂直降膜吸收热质传递的二维数学物理模型,采用CFD-Fluent对模型进行求解。计算得到不同Re下的液膜界面温度、液膜内浓度分布、传热传质通量及传热传质系数等。分析了Re对降膜吸收过程中热质传递的影响。结果表明:当液膜Re150时,液膜界面平均温度与平均传质系数随着Re的增大而增大,而平均传热系数随着Re的增大而减少;平均传热传质通量均是随着Re的增大而先增大后减小,存在一个最佳液膜Re使降膜吸收过程的传热传质通量达到最大,即Re=50时,平均传热和传质通量分别达到最大值7.2 k W/m~2与2.9×10~(-3)kg/(m~2·s)。     

溴化锂风冷垂直降膜吸收过程数值模拟

通过对溴化锂溶液在降膜吸收过程中传热、传质特性的分析,建立了垂直降膜吸收过程的数学模型。在这个模型中,考虑了对流及变膜厚等因素对传热、传质性能的影响。并对风冷垂直管降膜吸收过程进行了数值模拟。得出的结论对垂直降膜吸收器的设计和优化具有指导意义。     

水平圆管外溴化锂水溶液降膜吸收过程的数值分析

提出了一种改进的水平圆管外降膜吸收过程的传热传质耦合的吸收模型及其相应的数值解法。模型中首次考虑了液膜中径向速度及稀释热对吸收过程的影响。计算表明径向速度对吸收过程有强烈影响，忽略径向速度的影响对观测液膜中温度和浓度的分布带来较大误差。     

垂直管氨水降膜吸收传质研究

吸收器是影响氨水吸收式制冷系统的关键部件。对常用的垂直管氨水降膜吸收器进行绝热吸收模拟分析,并将模拟分析结果与实验结果进行了对比。在此基础上,通过实验进一步研究了稀溶液进口过冷和外部吸收冷却对吸收传质的影响,得到稀溶液进口过冷能够促进吸收传质的结论。结果表明:氨水吸收式制冷传质率的模拟结果与实验结果的偏差在20%以内,在冷却吸收和进口过冷的实验测试工况下,吸收传质率提高了132%。     

降膜和泡式等不同吸收模式的分析研究

本文的目的是针对降膜和泡式两种吸收模式,分析氨水吸收过程的复合传热传质,并企图对传热传质面积等重要参数对吸收量的影响进行参数分析。用在冷却剂侧有偏置肋片（OSF）的板式热交换器来设计降膜和泡式吸收器。已经发现,泡式吸收器的局部吸收量总是大于降膜式,使此种吸收器的尺寸比降膜式约小48．7％。对降膜式吸收器、液体侧的传质阻力是决定性的,而气体侧的热热和传质阻力的也很大。对泡式吸收器,液体侧传质阻力是决定性的,而比泡式吸收器大,而对泡式吸收器,传质系数的影响比降膜式更大。     

对流边界条件下竖板降膜除湿过程中传热传质的数值模拟

针对竖板降膜(层流)溶液除湿空调系统,建立了溶液降膜过程传热传质的数学模型,给出了对流换热边界条件下过程的数值解.模拟了三种不同冷却条件下的降膜除湿过程.结果表明,当对流换热系数较小时,与绝热边界有相似的发展趋势;而当对流换热系数较大时,则接近于等温条件下的规律.同时,模拟结果还给出了不同的无量纲吸收热λv和刘易斯Le对降膜内Nusselt数和Sherwood数的影响,表明无量纲吸收热的改变不影响Nu数和Sh数在流动方向上的最终渐近值.     

摇摆状态下TFE/NMP降膜吸收理论研究

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/NMP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,可以发现,在摇摆状态下TFE/NMP降膜吸收过程中,由于转动附加惯性力的存在,液膜内速度、温度和浓度等参数分布具有周期性和对称性特点.     

横纹管氨水降膜吸收温度场与浓度场计算与测量

根据降膜吸收传质双膜模型,分析了氨气热量、质量和动量传递过程中相关物理量的变化规律和传递机理。建立了氨气降膜吸收过程能量、质量守恒方程组,使方程组离散化,然后利用Gauss-Seidel迭代法求解。得到了光滑管和横纹管降膜吸收氨水溶液氨质量分数沿降膜管高度的变化曲线。并绘出了横纹管降膜吸收过程氨水溶液和冷却水模拟计算温度随降膜管无量纲高度的变化曲线。横纹管相比光滑管在相同工况下有较强的降膜吸收性能,吸收能力在冬夏季节分别提高了118.5%和167.7%。实验结果表明,2号横纹管氨水溶液与冷却水沿降膜管高度的模拟计算温度与测量温度在溶液降膜吸收过程中吻合良好。     

一种氨水水平降膜吸收传热模型

在Navier-Stokes方程的基础上,提出一种新的氨水降膜吸收传热模型,通过对降膜过程中的液膜流动特性进行了一维变换,采用Grank-Nicholson方法对降膜特性进行求解,然后根据实验验证了理论模型的仿真结果,实验数据和仿真数据的误差在17%以内,并根据实验数据拟合出了传热系数公式,确定了不同管径下液膜的最大体积流量。     

基于横纹管氨水溶液垂直管外降膜吸收性能的变化规律

针对三根不同尺寸规格的横纹管,通过实验研究提高其吸收效率,选择吸收性能最优的管型。实验结果表明,随着压差和管内冷却水流速的增大,溶液吸收氨气的量增加,管外溶液传质系数增大。当管外氨水溶液喷淋密度从小变大时,光滑管和横纹管的传质系数均先增加后减小,过程中出现了最大值。该系列实验的结果表明横纹管比相同工况的光滑管有更高的强化传热和传质能力,当溶液喷淋密度为479.6kg/(m?h)时,横纹管比光滑管的传质系数增大了97.8%。三组实验中均发现一个共同的规律,横纹管的传质系数随凹槽尺寸变化而改变,2号横纹管表现出更强的吸收氨气能力。该管凹槽宽度与横纹管外径的比值为0.0814。通过对凹槽内溶液流动模型分析,比较了溶液通过凹槽时掺混和涡流的流动形态,得出了不同尺寸规格横纹管吸收性能差异的一个原因。     

空冷/水冷混合冷却竖管内LiBr溶液降膜吸收过程数值解

针对风冷和水冷联合冷却的竖管降膜吸收器,考虑汽液界面的阻力、变膜厚、横向对流和冷却水的冷却作用的影响,建立了降膜吸收过程中热质耦合数学模型和同心管环空内冷却水换热数学模型.计算了沿竖管内表面的液膜厚度、温度、浓度以及冷却水在混合冷却条件下的温度分布等参数.分析了冷却水进口温度、LiBr溶液Re数和PE数等参数对传热系数和吸收速率的影响.数学模型的计算结果与实验数据吻合较好.得出的结论对联合冷却吸收器的设计和优化具有指导意义.     

太阳能溴化锂吸收式制冷系统溶液降膜吸收流动分析

溴化锂降膜式吸收器能在较小液流量和较小温差下获得较高的热流密度和传热传质系数,尤其是当液膜沿着水平管外作降膜流动时,传热传质效果更佳。为此建立溴化锂降膜吸收器溶液吸收过程流动的物理模型,通过对模型假设简化,对其进行数值求解,从而进行流动分析。与实验结果分析相结合,使得对吸收式制冷系统的分析更加全面。     

垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热质传递试验研究

作为一种新型的吸收式制冷工质时-TFE/NMP（2，2，2-trifluo-roethanol/N-methylpyrolidone，中文名：三氟乙醇/氮甲基吡咯烷酮），因其良好的工作特性而被国际制冷界所重视，但有关吸收式制冷/热泵系统运行中的一个重要环节-TFE/NMP降膜吸收过程中的传热、传质现象却有人进行过研究。在国家自然科学基金的资助下，我们建立了单根管吸试验台以研究TFE/NMP降膜吸收过程中热、质传递规律。在不同TFE/NMP溶液流量和不同冷却水流量条件下，测得两组试验数据，对试验数据进行处理并对其数据结果加以分析后，得出垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热量和质量传递规律的一些特性。     

立式降膜蒸发器的机理研究

研究了立式降膜蒸发机理,得知蒸发管路底部的未蒸发制冷剂流量与管子单位面积制冷量成反比,需要采用循环喷淋设备;制冷剂入口初始速度随管子单位面积换热量增大和管长增大而减小,初始液膜总厚度随液膜主流区初始速度增大而减小。采用射流泵作为循环喷淋设备后,可以节省液体循环泵的耗功。     

降膜蒸发器制造过程中的质量控制

介绍了降膜蒸发器制造过程中的质量控制重点及制造难点，从设计、工艺、采购与材料、焊接、无损检测、检验、水压试验等各控制环节进行了阐述，对其它容器的制造质量控制也有一定的指导意义。     

水平管排低压降膜蒸发传热特性实验研究

对水在高真空条件下在水平管排上的降膜蒸发特性进行了研究,设计了喷淋降膜蒸发试验台。实验选用去离子水作为实验工质,乙二醇为冷却循环中的冷却介质,采用自主设计的喷头。实验工况是低压(1000Pa左右),低蒸发温度(7～9℃),小温差(3℃)。对两组不同的铜管进行了降膜蒸发特性的实验测试,实验数据由计算机采集。重点分析研究了降膜换热的实验结果,得出降膜蒸发的传热系数变化趋势是随流量增加先增后减,为使用降膜蒸发技术的换热设备的设计提供可靠的试验依据。     

摇摆对TFE-TEGDME降膜吸收影响的可视化实验研究

本文搭建以TFE-TEGDME溶液为制冷工质对的摇摆吸收式制冷实验台,对竖直管降膜吸收器进行可视化实验研究。静止状态下实验表明：当溶液质量流量为0.1~0.2 kg/min时,液膜呈层流和单色波状态;当流量为0.5 kg/min和0.8 kg/min时,液膜表面出现稳定波状流与合并波状流;当质量流量为1.2 kg/min时,液膜出现脱落现象。在不同波形下吸收器的吸收效果差别很大。摇摆状态下实验表明：随着摇摆幅度的增大或摇摆周期的减小,液膜受到的扰动越大,当摇摆幅度达到15°或摇摆周期达到4 s时将出现合并波状流和脱落现象;在同一个摇摆幅度和周期下,液膜在摆幅边缘受到扰动较大,在摆幅中间流动较为平缓;当溶液质量流量为0.28 kg/min时,在摇摆幅度为8°或摇摆周期为10 s时系统的COP最大,而当流量为0.14 kg/min时,COP峰值出现在摇摆幅度10°或摇摆周期8 s时,同时说明溶液质量流量更大时液膜受到摇摆的扰动就更大。     

介质多层膜的热吸收

根据薄膜光学基本理论,利用一级近似数学方法,给出S,P偏振态平行光在两弱吸收介质边界反射率及透射率的简单表达式,并依此研究了弱吸收介质单层膜及多层膜的热吸收。结果表明,单一膜层的热吸收率,在膜层参数确定的条件下,不仅取决于此膜层材料的消光系数,而且取决于相邻膜层的消光系数。     

蒸汽再压缩热泵的黑液降膜蒸发传热研究

论述蒸汽再压缩热泵的黑液降膜蒸发传热研究的意义及实验过程。测定了部分黑液物性。以图形表示不同浓度黑液降股蒸发传热系数与质量流量的关系以及压降与质量流量的关系。实验表明传热系数随浓度增大（粘度增大）而急剧降低。黑液从浓度44％（常温粘度0.05Pa·s）浓缩至56％（常温粘度1Pa·S）时，平均传热系数2000kJ／m2hk。比夹套式浓缩罐高约10倍。