垂直管內(nèi)有機(jī)工質(zhì)(R124--DMAC)鼓泡吸收特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、以廢熱驅(qū)動(dòng)的吸收式制冷系統(tǒng)具有很廣闊的應(yīng)用前景。車、船在行駛中不僅需要消耗大量燃油，而且同時(shí)也產(chǎn)生大量廢熱。如果將這些廢熱用于驅(qū)動(dòng)吸收制冷系統(tǒng)來(lái)為車、船提供所需要的冷量，則車、船的能源利用率將會(huì)得到很大提高。為了解決這一問(wèn)題，作者所在課題組于2013年，提出了一種以R124-DMAC為工質(zhì)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱/動(dòng)力聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的吸收-壓縮混合制冷循環(huán)，并在國(guó)家自然科學(xué)基金(51076022)的資助下對(duì)其循環(huán)工作特性進(jìn)行了深入的理論和實(shí)驗(yàn)研究，研

2、究結(jié)果驗(yàn)證了該循環(huán)系統(tǒng)的可行性。然而，該系統(tǒng)中的重要部件—風(fēng)冷翅片管鼓泡吸收器，其吸收過(guò)程熱、質(zhì)傳遞特性尚未被深入研究。
　　目前，國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)表的大氣液體積流率比條件下風(fēng)冷翅片管鼓泡吸收器熱、質(zhì)傳遞特性研究成果非常稀少，這為風(fēng)冷翅片管鼓泡吸收器的設(shè)計(jì)、設(shè)備的小型化及其熱、質(zhì)傳遞特性的研究帶來(lái)很大困難和不確定性。為此，在國(guó)家自然科學(xué)基金(51376032)資助下，課題組繼續(xù)對(duì)R124-DMAC有機(jī)工質(zhì)在垂直管內(nèi)鼓泡吸收過(guò)程熱、質(zhì)傳

3、遞特性進(jìn)行研究。由于鼓泡吸收過(guò)程熱、傳質(zhì)理論的不完善性以及缺乏有機(jī)工質(zhì)鼓泡吸收過(guò)程相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，目前還無(wú)法采用純理論的方式對(duì)該鼓泡吸收特性進(jìn)行分析。所以，本研究首先搭建一套可視化與非可視化并行的垂直管內(nèi)鼓泡吸收特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，再對(duì)鼓泡吸收過(guò)程氣泡形態(tài)演化及熱、質(zhì)傳遞特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)結(jié)合理論分析方法，最終得到不同工作參數(shù)條件下的鼓泡吸收過(guò)程的流型及吸收高度變化規(guī)律和其整管段與局部管段的熱、質(zhì)傳遞系數(shù)，并分別給出相應(yīng)的無(wú)量

4、綱關(guān)聯(lián)式。
　　可視化鼓泡吸收器用于觀察鼓泡吸收過(guò)程氣泡形態(tài)演化、氣液兩相流流型變化特征、流型分布規(guī)律和鼓泡吸收高度。研究發(fā)現(xiàn)，氣液流率比超過(guò)一定值后，鼓泡吸收過(guò)程會(huì)出現(xiàn)攪拌流，彈狀流和泡狀流三種流型。彈狀流是影響鼓泡吸收高度的重要流型，可以通過(guò)強(qiáng)化彈狀流階段的鼓泡吸收性能來(lái)降低鼓泡吸收高度，并得到誤差±20％以內(nèi)的鼓泡吸收高度估算式。另外，研究還發(fā)現(xiàn)噴嘴孔結(jié)構(gòu)及尺寸也是影響鼓泡吸收高度和流型分布規(guī)律的重要參數(shù)之一，噴孔總流通面積

5、是影響鼓泡吸收高度的主要因素，而不是噴孔數(shù)。
　　非可視化實(shí)驗(yàn)用于研究鼓泡吸收過(guò)程熱、質(zhì)傳遞變化規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，增加氣、液體積流率，降低溶液入口溫度、濃度和冷卻水入口溫度，減小鼓泡噴嘴孔徑均能增強(qiáng)鼓泡吸收熱、質(zhì)傳遞性能。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納給出誤差±20％以內(nèi)的整管段熱、質(zhì)傳遞系數(shù)無(wú)量綱關(guān)聯(lián)式。
　　通過(guò)建立簡(jiǎn)化的R124-DMAC垂直管內(nèi)鼓泡吸收過(guò)程分布參數(shù)模型，結(jié)合可視化實(shí)驗(yàn)獲得的鼓泡吸收高度、兩相區(qū)與單相

6、區(qū)的分布和非可視化實(shí)驗(yàn)獲得的沿程管壁溫度分布和傳熱數(shù)據(jù)，經(jīng)數(shù)值模擬得到到兩相區(qū)的對(duì)流換熱系數(shù)與體積傳質(zhì)系數(shù)，最終給出R124-DMAC在垂直鼓泡吸收管內(nèi)兩相區(qū)及單相區(qū)溶液側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)和兩相區(qū)傳質(zhì)系數(shù)的無(wú)量綱關(guān)聯(lián)式，誤差分布均在±15％以內(nèi)。
　　本文研究成果可為有機(jī)工質(zhì)管內(nèi)鼓泡吸收熱、質(zhì)傳遞特性的深入研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為采用R124-DMAC工質(zhì)的空冷、高效、緊湊式鼓泡吸收器設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，并為其在廢熱驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)型吸收制冷系統(tǒng)