LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。     

压缩空气溶液除湿中不同除湿剂除湿性能比较

在压缩空气溶液除湿实验平台上,分别以LiBr和LiCl水溶液作为除湿剂,实验研究了两种溶液在压缩空气溶液除湿系统中的除湿性能。以溶液表面水蒸气分压力作为比较基准,压缩空气出口含湿量和除湿量作为除湿性能的评价指标,对二者的除湿能力进行比较分析。同时基于压缩空气溶液除湿器传热传质模型,结合实验数据,研究了LiBr、LiCl溶液与压缩空气间的传质系数大小以及变化规律。结果表明：在相同的处理工况下,采用LiCl溶液对压缩空气进行除湿能得到更低的空气出口含湿量和更高的除湿量,LiCl溶液除湿过程的传质系数也高于LiBr溶液,即在压缩空气溶液除湿系统中LiCl溶液具有更优的除湿能力和传质性能。     

压缩空气溶液除湿中不同除湿剂除湿性能比较

在压缩空气溶液除湿实验平台上,分别以LiBr和LiCl水溶液作为除湿剂,实验研究了两种溶液在压缩空气溶液除湿系统中的除湿性能。以溶液表面水蒸气分压力作为比较基准,压缩空气出口含湿量和除湿量作为除湿性能的评价指标,对二者的除湿能力进行比较分析。同时基于压缩空气溶液除湿器传热传质模型,结合实验数据,研究了LiBr、LiCl溶液与压缩空气间的传质系数大小以及变化规律。结果表明:在相同的处理工况下,采用LiCl溶液对压缩空气进行除湿能得到更低的空气出口含湿量和更高的除湿量,LiCl溶液除湿过程的传质系数也高于LiBr溶液,即在压缩空气溶液除湿系统中LiCl溶液具有更优的除湿能力和传质性能。     

两种常用液体吸湿剂传质性能的比较

分析比较了溴化锂溶液（LiBr）、氯化锂溶液（LiCl）这两种常用的吸湿盐溶液与湿空气之间的传质性能,二者比较的基准是：溶液温度与表面蒸气压分别对应相等。相同状态时,LiBr溶液的密度约是LiCl溶液的1.2倍,比热容约是LiCl溶液的0.8倍,即当LiBr和LiCl溶液的体积流量相同时,二者的热容量大致相等。通过对热质交换过程解析解的分析,得到影响溶液与空气传质效果的核心参数为：空气与溶液的热容量比和传质单元数。在实验测试分别采用LiBr和LiCl溶液的除湿、再生工况性能的基础上,拟合出了传质系数随着空气与溶液进口参数的变化规律。在实验工况范围内,当LiBr与LiCl溶液的体积流量相同时,采用LiBr溶液的传质性能稍优于LiCl溶液,但二者差异不大。     

横纹管强化吸收器的传热传质实验研究

在吸收式热泵的吸收器中,利用LiBr水溶液为工质,对横纹管强化管外降膜吸收过程进行了研究。实验结果表明:影响横纹管传热强化的主要因素为LiBr水溶液喷淋密度、横纹管结构参数节距和槽深,各个因素对强化效果影响不同;与光管相比,横纹管的传热传质效果明显得到了增强,但是不同结构参数节距与槽深的横纹管,其强化传热传质的效果不同。在实验范围内,横纹管强化LiBr溶液吸收水蒸气的传热系数是光管的2.1—3.25倍,传质系数是光管的1.25—1.93倍。     

平板降膜溶液除湿再生过程实验研究及模型验证

在平板降膜溶液除湿/再生实验平台上,以LiCl水溶液作为除湿溶液,实验研究了空气、溶液的入口参数对空气出口参数的影响,并根据实验数据得到了耦合传热传质系数的关联式,为NTU-Le模型提供了重要的数据支持,同时将实验数据与NTU-Le传热传质模型计算所得的数据进行比较,来验证NTU-Le传热传质模型在平板降膜溶液除湿/再生过程中的适用性和准确度。结果显示:实验数据和模型计算值之间的偏差均在10%以内,表示NTU-Le模型适用于平板降膜溶液除湿/再生过程。     

平板降膜溶液除湿再生过程实验研究及模型验证

在平板降膜溶液除湿/再生实验平台上,以LiCl水溶液作为除湿溶液,实验研究了空气、溶液的入口参数对空气出口参数的影响,并根据实验数据得到了耦合传热传质系数的关联式,为NTU-Le模型提供了重要的数据支持,同时将实验数据与NTU-Le传热传质模型计算所得的数据进行比较,来验证NTU-Le传热传质模型在平板降膜溶液除湿/再生过程中的适用性和准确度。结果显示：实验数据和模型计算值之间的偏差均在10%以内,表示NTU-Le模型适用于平板降膜溶液除湿/再生过程。     

顺流型溶液与空气热质交换性能

在顺流型平板降膜热质交换测试装置上对氯化锂水溶液与湿空气除湿、再生性能进行了实验研究,结合NTU-Le模型,着眼于湿空气与溶液耦合热质交换特性,获取了顺流条件下不同空气流量、溶液流量、溶液温度工况的耦合传热传质系数随运行参数的变化情况。研究结果为相关过程模型验证提供可靠数据,同时也为相关设备性能分析与计算提供重要基础数据。     

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。     

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。     

EXPERIMENTAL STUDY FOR HEAT AND MASS TRANSFER IN WAVY FILM ABSORPTION WITH THE PRESENCE OF NON-ABSORBABLE GASES

Experimental measurements for the heat and mass transfer in laminar wavy film absorption with the presence of non-absorbables are presented. Water vapor was absorbed into a falling film of aqueous lithium chloride solution on a vertical tube with the air present in the gas phase acting as the non-absorbable whose concentration was accurately detected by a mass spectrometer gas analyzer. Although the depressing effect of the air on the absorption rate was much more significant in the low air concentration range, the absorption reduction rate with increasing air concentration was found to be lower than that reported previously. The reduction was found to be continuous even up to 30% of air content. Besides the non-absorbables, the effects of other operational parameters such as solution flow rate, inlet solution temperature, inlet solution concentration, absorber wall temperature, absorber water vapor pressure, and effective contact length on the absorption rate were also tested. These effects were shown to follow trends similar to those predicted by a numerical solution for smooth film absorption. The heat and mass transfer coefficients were correlated by using Reynolds number, Prandtl number, Schmidt number, capillary-buoyancy coefficient and air concentration.     

膜反转板式降膜吸收过程的理论研究

将板式降膜吸收和膜反转技术相结合,开发了一种新形式的降膜型吸收器,即膜反转板式降膜吸收器.通过对这种吸收器进行流动传热传质分析,建立了描述其物理过程的数学模型,采用流函数将控制方程进行变换,用有限差分法将变换后的方程离散,由TDMA方法编程计算这种膜反转板式降膜吸收器溴化锂溶液降膜吸收的过程,对比分析板式、膜反转板式降膜吸收计算结果表明,在同样的条件下膜反转板式降膜吸收器比板式降膜吸收器传热传质性能更好.     

Numerical simulation on the falling film absorption process in a counter-flow absorber

Falling liquid film is commonly employed in variety of industrial systems, such as LiBr/H₂O absorption heat pump or chiller. In this paper, the falling film absorption in aqueous lithium bromide solution was investigated numerically using CFD software package-Fluent. The practical convective boundary condition at the cooling water side was considered. The heat transfer coefficient is assumed constant, and the coolant temperature changes linearly along its flow path. The numerical results indicate that the profile of temperature is exponential and their gradients are high due to the distinct heat effect associated with the absorption at the interface and the cooling effect of coolant at the wall at small downstream distance. As the downstream distance increases, the profile of temperature is nearly linear. The absorption heat and mass fluxes reach a maximum at the inlet region and decrease at the outside of the inlet region. Specially, the effect of variable physical properties on the absorption process was considered and discussed. The prediction of the total absorption mass transfer rate is about 6.5% higher when assuming constant properties.     

Methods for Determining the Marangoni Numbers in Studying the Absorption in the Operation of a Heat Pump

It is analyzed whether or not experimental data on the surface tension of an aqueous lithium bromide solution with or without surfactants can be used to study the heat and mass transfer in the operation of the absorber of a heat pump. Examples of the erroneous determination of the Marangoni numbers under these conditions are given. A method for calculating the interfacial tension gradients and the Marangoni numbers is proposed. It is argued that it is necessary to perform additional experimental investigations for determining the interfacial tension under the conditions of equilibrium in the surfactant-containing aqueous lithium bromide solution-water vapor system at constant water vapor pressure.     

管内降膜式第二类吸收热泵性能实验研究

分别考察了在垂直螺旋管内降膜式第2类吸收热泵系统中,溶液流量、循环热水流量、操作温度对吸收器传热传质系数、系统性能系数COP及热效率Eth的影响。实验结果表明:随着溶液流量的增加,吸收器的传热传质系数也逐渐增大,而COP与Eth则有下降趋势;增加循环热水流量,吸收器传热传质系数也增大,但对COP与Eth的影响却较小;对于操作温度,吸收器传热传质系数会随着废热温度的升高而增大,随着冷却水温度的降低而增大。同时,通过软件ABSIM的模拟计算,得到的数据与实验数据吻合较好。     

常见液体除湿剂池内核态沸腾换热特性

溶液除湿剂的沸腾式再生能够降低除湿空调对室外环境的依赖性,而溶液的沸腾特性的研究对沸腾再生器的设计有重要意义。针对3种常规除湿溶液及一种配方型除湿剂的池内核态沸腾特性展开实验研究。研究发现:3种溶液的沸腾温度均随着浓度的增加而升高;3种溶液的沸腾传热系数均低于水,并随浓度的增加而降低,但是当浓度增大到极限时,溶液中有小颗粒析出,其传热系数却提高。相近传质能力条件下,溴化锂溶液与氯化钙溶液的沸腾换热性能优于氯化锂溶液;在氯化锂溶液中添加一定量的氯化钙溶液能够优化氯化锂溶液的沸腾换热性能。     

膜蓄能器放能过程的传热传质特性分析

膜构架蓄能器是以中空纤维膜为基本结构,不仅能够实现蓄能,同时能够解决溴化锂溶液浓度差蓄能器中结晶后的放能困难的问题。搭建了膜蓄能器放能过程传热传质实验测试系统,建立了应用于太阳能吸收式制冷系统中的膜架构蓄能器传热传质的三维数学模型,并利用 CFD 软件进行了求解。将计算结果与实验结果相比较,验证了该三维非稳态数学模型的可靠性。实验和仿真结果表明,质量分数为70% 的溴化锂溶液的水蒸气分子平均传质速率比质量分数为60%的溶液高44.03%;当蒸发温度从4.5℃提高到12.3℃时,水蒸气分子的平均传质速率将提高108.34%;当膜通道的有效长度从80 mm减少到30 mm时,水蒸气分子的传质速率会提高40.77%。     

竖直降液膜流动在反应工程中的应用

竖直元件上的降液膜流动由于具有传热传质系数高、气液接触面积大和表面更新速度快等优点,因而在化工和聚合反应工程上有着广泛应用。本文综述了竖直降膜元件上液膜流动的实验研究、理论分析和数值模拟,分别介绍了低黏流体降液膜流动在气体吸收与化学反应等方面的应用和高黏流体降液膜流动在涂覆与聚合物脱挥等聚合物加工中的应用情况。总结表明,目前对于低黏流体在竖直元件上的降液膜流动研究已较为成熟,而高黏流体降液膜流动的大部分研究仅着重于其成膜性能上。最后分析了降液膜流动的研究趋势,指出涉及热质传递与化学反应耦合的高黏流体在竖直结构上的降液膜流动是今后的重点研究对象。     

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。