氨水混合液吸收氨气过程中的传热传质现象研究

摘要

首先在氨蒸汽罐中制备好过热氨蒸汽,然后将过热氨蒸汽注入到实验件主体,在其中氨蒸汽被一定初始质量浓度的氨水混合液吸收.对该吸收现象现象进行了研究.利用设置的热电偶和半导体压力传感器测量实验过程中实验件主体内气体部分和液体部分的温度变化以及实验件主体内部的压力变化.通过两种解析方法来计算氨蒸汽的吸收量.一种方法是基于理想气体方程.首先,对实验中测量到的压力降曲线用最小二乘法进行处理,将处理后的数据代入理想气体方程,从而求得氨蒸汽的吸收量.另一种方法是基于导热反问题解法,通过导热反问题求解得到汽液界面的热流通量.将该热流通量值除以理论上单位质量的氨蒸汽发生吸收反应所放出的热量值,即可得到氨蒸汽的吸收量.实验分析中,讨论了初始氨水混合液浓度对氨蒸汽吸收率的影响.首先可以看到氨水混合液的初始浓度越低,氨蒸汽的吸收量越大.其次可以看到,氨蒸汽和水形成氨水混合液具有很大的亲和力.由于在氨水混合液吸收氨蒸汽的过程中传热传质现象同时存在,实验现象相对复杂,因此在实验研究中使用了激光设备(Mach一Zehnder Two- BeamInterferometer)将吸收反应可视化.针对实验过程中在氨水混合液液体内部的浓度分布问题,给出了两种计算方法.一种方法是利用光学基本原理,通过对干涉图像的解析得到液体内部浓度分布;另一种方法是通过对定常和非定常边界条件下的质扩散方程求解,得到液体内部浓度分布.

目录

文摘

英文文摘

物理量名称及符号表

第1章绪论

1.1冷冻机吸收器简介

1.2选题背景及意义

1.3国内外文献综述及相关研究

1.4本研究课题的来源及主要研究内容

1.4.1基本想法

1.4.2实验过程的热力学解析

1.4.3实验过程的光学分析

1.4.4利用质扩散方程求解液体内部浓度

1.5本章小结

第2章实验装置

2.1实验系统构成

2.2主要实验装置

2.2.1实验件主体

2.2.2氨蒸气罐

2.2.3混合液准备灌

2.3数据采集系统

2.3.1温度测定

2.3.2压力测定

2.4实验中使用的其它相关设备

2.5本章小结

第3章可视化装置

3.1干涉原理

3.2可视化装置的设备组成

3.3干涉仪测量前的准备

3.4干涉测定装置的工作原理

3.5本章小结

第4章实验步骤

4.1实验目标

4.2实验条件

4.3实验步骤

4.3.1氨水混合液的准备

4.3.2向实验件主体中注入氨水混合液

4.3.3向过热蒸汽罐充氨汽

4.3.4实验

4.3.5中和反应

4.3.6实验件主体上耐热玻璃的清洗

4.4本章小结

第5章实验分析

5.1利用理想气体方程式计算吸收反应中的氨蒸汽吸收量

5.2利用导热反问题解法，计算氨蒸汽吸收量

5.3实验中液体内部沿深度方向上氨水混合液的浓度分布

5.4本章小结

第6章吸收现象的可视化和解析

6.1实验目的

6.2部分实验图像

6.3干涉图像解析

6.4本章小结

结论

参考文献

附录1

附录2

附录3

附录4

附录5

附录6

附录7

附录8

致谢