搖擺狀態(tài)下降膜吸收過程中動量、熱量和質(zhì)量傳遞規(guī)律研究.pdf

1、近年來,由于近海魚類資源的匱乏和捕魚區(qū)域的限制,漁船不得不到更遠(yuǎn)的海域進(jìn)行遠(yuǎn)洋捕撈,因此,漁船制冷己成為水產(chǎn)品冷凍保鮮之關(guān)鍵而倍受重視.為克服目前大多漁船配備的壓縮式制冷機組不利于節(jié)能和環(huán)保的缺陷,該文提出將具有新型制冷工質(zhì)對TFE/NMP(2,2,2-Trifluoroethanol/N-Mehtyl-2-Pyrrolldone)吸收制冷系統(tǒng)用于漁船制冷,并為此著重對搖擺狀態(tài)下系統(tǒng)核心部件一吸收器降膜吸收過程中液膜流動特性及動量、熱量

2、和質(zhì)量耦合傳遞規(guī)律進(jìn)行了大量的理論與試驗研究.主要工作如下:1.根據(jù)邊界層理論,在靜態(tài)降膜吸收研究的基礎(chǔ)上,首次提出搖擺狀態(tài)下TFE/NMP垂直管內(nèi)降膜吸收過程物理和數(shù)學(xué)模型.該模型充分考慮了由搖擺振動引起的附加慣性力的作用,屬非穩(wěn)態(tài)三維波動層流問題.2.提出膜內(nèi)速度、溫度和濃度分布的相似性假設(shè);通過膜內(nèi)積分將原始控制微分方程組化為積分方程組;采用二階迎風(fēng)全隱式有限容積法離散積分方程組;利用Gauss-Seidel點迭代方法進(jìn)行數(shù)值求解

3、;編制計算程序,用TechPlot軟件對計算結(jié)果進(jìn)行處理,從而得到速度、溫度和濃度等相關(guān)參數(shù)的分布曲線.3.計算結(jié)果表明,搖擺振動對TFE/NMP垂直管內(nèi)降膜吸收性能影響很大.首先,降膜內(nèi)相關(guān)參數(shù)分布具有周期性且周期等于搖擺振動周期;其次,搖擺附加慣性力使液膜沿吸收管周向和徑向流速不為零,而且單位搖擺周期內(nèi)各參數(shù)沿周向和管長方向分布比較規(guī)律;再次,當(dāng)其他參數(shù)一定時,適當(dāng)減小搖擺幅度和搖擺周期,液膜吸收能力將增強,這與理論定性分析相當(dāng)吻合

4、;最后,改變?nèi)芤喝肟趨?shù)及吸收壓力,相應(yīng)的吸收情況有所改變,其趨勢與靜止?fàn)顟B(tài)下的降膜吸收非常一致.4.為驗證理論模型的可靠性并進(jìn)一步深入了解實際搖擺降膜吸收過程中熱、質(zhì)傳遞情況,自建了搖擺振動單管吸收試驗臺;分別對靜止和搖擺狀態(tài)下TFE/NMP垂直管內(nèi)降膜吸收進(jìn)行試驗研究.5.試驗結(jié)果表明,當(dāng)其他初始參數(shù)一定時,在漁船常見的搖擺振動條件下,降膜吸收器的熱、質(zhì)傳遞優(yōu)于靜態(tài)下的情形;搖擺振動頻率和幅度直接影響降膜吸收性能,適當(dāng)減小搖擺周期或