氨/盐溶液吸收器垂直管束与丝网填料传热传质性能研究

摘要

当今在节能与环保的时代主题之下，能源资源日趋紧张、形式更加严峻的背景之下，诸如工业废热、余热和太阳能等低品位的能源可以直接利用于吸收式制冷系统而备受国内外学者关注，而 NH3-LiNO3和 NH3-NaSCN工质对作为新型的吸收式制冷工质对，与溴化锂制冷机相比优点在于制取更低的蒸发温度达到0℃以下，相比氨水制冷机可以省去精馏装置。
　　吸收器作为整个制冷系统的核心，其吸收性能的高低直接决定了整个系统制冷性能的走向，因此必须对吸收器的结构布局合理设计并不断优化调整，研究NH3-LiNO3和NH3-NaSCN工质对在新型吸收器中的热质传递性能。
　　将现有降膜流动吸收研究成果与 NH3-LiNO3和 NH3-NaSCN新型工质对的物性相结合，总结其理论基础，参考国内外相关试验台构建经验基础，本课题组设计建造了集控制和数据采集为一体的实验台，通过对吸收器入口溶液和冷却空气控制单一变量进行实验测试吸收器的宏观吸收性能，结论显示喷淋流量、吸收压力和冷却空气风量的增加，传热传质系数增加；当喷淋流量增大到0.014kg/(m·s)时，影响逐步变小；当吸收压力由210Kpa增加到335Kpa时，NH3-LiNO3和NH3-NaSCN两种工质对的传热传质系数可以分别提高18％和20%；吸收性能随喷淋浓度和温度的增加而降低。另外建立垂直管外降膜流动的物理模型和数学模型，首先通过物理模型对液膜流动区域划分网格节点和设定相关边界条件，最后通过数学模型离散控制方程组，计算得到整个流动区域的速度场、温度场和浓度场，液膜两侧的浓度差接近13%,温度差接近6℃，这样就可以从微观的视角研究传热传质吸收过程的机理，结论显示传质过程大部分是发生在降膜吸收的上部和靠近气液相界面的一侧。
　　主要通过实验研究和数值模拟研究了吸收器的传热传质过程，探索了对吸收性能最重要的影响因素，对两种工质对的传热传质性能进行计算，同时也分析了本实验台的不足之处，为后期吸收器的结构优化提供理论基础和实际经验。

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1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 吸收式制冷循环研究进展

1.3 溶液降膜吸收研究进展

1.4 金属规整填料

1.5 本文主要工作

2 降膜吸收热质传递理论基础

2.1 氨-盐溶液降膜吸收热质传递理论基础

2.2 氨-盐溶液风冷降膜吸收机理

2.3 NH3-NASCN和NH3-LiNO3溶液物性

2.4 本章小结

3 垂直管束与丝网填料交叉结构吸收性能的实验研究

3.1 实验系统与装置

3.2 实验操作流程

3.3 实验控制系统和数据采集

3.4 实验结果处理方法

3.5 实验结果分析

3.6 本章小结

4 垂直管外降膜吸收的数值模拟

4.1 光滑垂直圆管外NH3-NASCN溶液降膜吸收模型

4.2 NH3-NASCN溶液降膜吸收模型网格划分和数值计算

4.3 NH3-NASCN溶液降膜吸收数值模拟结果分析

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

附录1：攻读硕士学位期间发表论文目录