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。     

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。     

添加纳米粒子的溴化锂溶液传质特性

建立了纳米溴化锂溶液二维降膜传热传质数学模型,以实验数据对模型进行验证。研究结果表明,在溴化锂溶液中加入纳米粒子可以显著增强溴化锂溶液对水蒸气的吸收速率,并且随着纳米粒子添加量的增大,纳米溴化锂溶液对水蒸气的吸收速率越大;在纳米粒子添加量相同时,纳米溴化锂溶液的水蒸气吸收速率随着溶液流量的增大而增大,且水蒸气吸收速率随溶液流量的变化趋势为对数曲线趋势;溶液的传质强化比随着纳米粒子添加量的增加而增大;在溴化锂溶液中加入纳米粒子后,吸收器的传质系数随着纳米粒子添加量的增大而增大,在溶液流量为1.2 L/min时,添加0.05%纳米粒子后,吸收器传质系数增加1.32倍,添加0.1%纳米粒子后,吸收器传质系数增加1.41倍,但是,传质系数增幅随着纳米粒子含量的增加而逐渐减弱。     

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。     

高温高浓度溴化锂溶液中碳钢钝化膜形成机理研究

采用电化学测试技术、化学浸泡方法和现代物理测试技术,探讨了高温高浓度溴化锂溶液中碳钢钝化膜的结构及形成机理。结果表明,在55％LiBr 0.07mol/L LiOH溶液中（145℃）,随Na2MoO4浓度增加碳钢极化阻抗升高,析氢量减少,当其浓度达到150mg/L以上时对碳钢具有良好的缓蚀效果;MoO4^2-在金属表面还原而参与钝化膜生成,在膜的生长过程中吸附于膜的薄弱点形成MoO3,膜中Mo的不同价态形成的电场抑制了碳钢的活性溶解;MoO4^2-还原反应遵循下列反应方程：MoO4^2- 2H2O 2－→MoO2 4OH^-。     

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.     

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。     

溴化锂降膜式发生器水平圆管外柱状布液液膜流动的研究

在降膜式发生器中,由于溶液的喷淋密度,管间距不同以及溶液物性的影响,溶液在管间的流动分为滴状布液,柱状布液和膜状布液,本文对溴化锂降膜式发生器水平管外的柱状布液的液膜流动建立了物理数学模型,并对模型进行了求解,对计算结果进行了分析。     

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。     

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。     

垂直降膜式吸收机内布液器的实验研究

吸收式热泵技术由于能有效利用低势热能而节约高品位的电能,已经成为一项重要的节能技术。吸收器是吸收式热泵的最重要的部件,其性能主要取决于换热管的传热与传质系数,而传热管表面液体降膜状态对传热和传质系数将产生直接影响。布液器是实现液体降膜的关键部件,而目前国内外鲜有相关研究。针对这种现状,共试制了四种规格的布液器样品,针对Φ19和Φ25的紫铜光管与强化换热管进行了管外垂直降膜布液实验,得到了各种布液器布液流量与静液柱高度关系的实验数据,并且拟合了布液器的流量系数与雷诺数的函数关系。根据实验结果提出了优化布液的方法,并用于指导热泵机组的设计。优化后的布液器已经被成功应用于国内首台供热量为1.3MW垂直降膜式吸收式热泵机组样机。     

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.     

低温流体在竖直通道中降膜蒸发研究进展

降膜蒸发作为一种高效传热传质技术,已经在空分领域得到了应用。本文介绍了空分膜式主冷凝蒸发器的原理和特点,从波状特性和破断特性方面阐述了下降液膜的动态特性,总结了入口流量、壁面结构、工质组分和热流密度因素对传热传质的影响,重点介绍了低温液氮在大空间平板上降膜过程的临界热流密度规律和过热壁面再湿润动态特性,并对现有竖直通道内降膜蒸发过程换热关联式进行了归纳。由于低温工质物性和通道结构的特殊性,已有的常温工质换热关联式应用于空分膜式主冷凝蒸发器的传热设计还存在较大差距。最后指出小传热温差条件下,复杂狭窄通道内低温流体降膜蒸发过程需要进一步研究。     

竖直通道内降膜流动数值模拟

降膜蒸发是一种高效的传热技术,平均液膜厚度是考察降膜蒸发传热性能的一个重要影响因素。本文基于VOF算法,建立了水和空气沿二维竖直通道降膜流动的CFD模型,模拟研究了液膜速度、工质种类、同向和逆向气流对平均液膜厚度的影响。结果表明：提高液膜速度会增大平均液膜厚度;气相工质对液膜厚度影响不大,而液相工质对液膜厚度影响较大,液膜厚度随液相黏度增大而增大;同向气流对入口段和发展段的液膜厚度影响不大,稳定段液膜厚度会随着同向气流速度的增大而减小;平均液膜厚度随逆向气流速度增大而降低,当逆向气流速度达到2.5 m/s后,气流速度对液膜厚度的影响减小。     

钼酸锂对碳钢在溴化锂溶液中腐蚀的影响

本文通过静态挂片法研究了钼酸锂对碳钢在溴化锂溶液中缓蚀的作用，并通过极化曲线探讨其缓蚀作用的机理，用扫描电镜观察形成的表面膜形态，用X-射线衍射法对形成的表面膜层结构进行分析。实验表明钼酸锂对碳钢在溴化锂溶液中有一定的缓蚀作用，其中添加0．020mol／L钼酸锂和0．20mol／L氢氧化锂显著抑制溴化锂溶液对碳钢的腐蚀，其可能是在碳钢表面形成一层三氧化二铁、钼酸锂和三氧化钼组成的钝化镆，阻滞阳极反应从而起到缓蚀作用。     

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.     

水平管外R404A降膜蒸发传热的实验研究

搭建了降膜蒸发实验台,研究了水平单管外的降膜蒸发传热特性。测试管为外径19mm、有效实验长度为2500mm的光滑管和强化管。实验采用R404A作为管外降膜蒸发工质,与管内热水进行换热。布液采用喷嘴喷淋的方式,通过21个喷口当量直径为2mm的喷嘴完成。分别在变饱和温度(0、5、10、15℃)、变热流密度(从8到30kW/m2)和变喷淋量(从0.07到0.11kg/(m·s)时进行实验,研究了降膜蒸发换热性能相应的变化情况,得到R404A的管外降膜蒸发换热的一些规律,这对降膜蒸发器的设计及应用具有一定的参考作用。     

制冷用水平降膜式蒸发器研究进展

降膜式蒸发器目前在牛奶、制药、化工、海水淡化等行业取得了较为广泛的商业应用,它从上世纪90年代以后开始应用于制冷空调系统。目前针对制冷用水平降膜式蒸发器的研究目的主要是明确各个参数对蒸发器传热性能的影响以及他们之间的联系,由于降膜式蒸发器的独特结构和内部传热传质的复杂性,这些研究尚处于初步阶段。在介绍其工作原理的基础上,针对水平降膜式蒸发器,着重讨论了布液器的结构与高度、管束(包括管径、管排数、管道表面形状)、制冷剂(流型、流量)等参数对其性能的影响。由于经验关联式在实际应用中的巨大优势,还总结了前人提出的关联式及其适用的范围,文章将为制冷用降膜式蒸发器的进一步研究和应用提供参考。