雙工質(zhì)對垂直管外降膜發(fā)生-吸收過程的實驗研究.pdf

1、太陽能吸收式制冷因綜合太陽能清潔、可再生且易獲取等特點，以及吸收式制冷對環(huán)境友好且技術(shù)成熟的優(yōu)勢，目前已得到了國內(nèi)外廣泛的研究與應用。為提高太陽能吸收式制冷系統(tǒng)對太陽能等低位能源的利用率和循環(huán)工質(zhì)對的熱質(zhì)傳遞性能。本文提出垂直管逆流降膜發(fā)生/吸收裝置，使管內(nèi)冷/熱源溫度變化和管外溶液所需溫度變化相匹配，有助于提高降膜過程的傳熱傳質(zhì)性能。為了探索LiCl水溶液和LiBr水溶液垂直管降膜吸收/發(fā)生過程的傳熱傳質(zhì)特性，設(shè)計搭建了內(nèi)冷/熱源降膜

2、吸收/發(fā)生實驗平臺，并針對兩種工質(zhì)對進行了實驗和理論研究。
　　首先，根據(jù)課題研究的內(nèi)容和目的，通過查閱相關(guān)設(shè)計手冊和文獻，設(shè)計并搭建了降膜吸收/發(fā)生實驗平臺。本文主要針對實驗臺的組成，包括降膜實驗系統(tǒng)、溶液循環(huán)子系統(tǒng)、冷/熱源循環(huán)子系統(tǒng)以及其他輔助系統(tǒng)做了介紹，并著重描述了降膜裝置主體的設(shè)計。另外，簡單說明了降膜發(fā)生實驗方法和降膜吸收實驗方法的操作流程，并對實驗結(jié)果進行了誤差分析。
　　其次，從實驗方面主要對LiCl水溶液

3、和LiBr水溶液的降膜發(fā)生性能進行了研究。液膜在實驗工況范圍內(nèi)均處于波狀層流狀態(tài)。實驗研究了低壓級工況下不同熱水溫度和流量、不同溶液濃度、不同壓力，以及不同溶液流量對溶液的降膜發(fā)生性能以及熱源利用溫差的影響。另外，實驗還進行了高壓級工況下，LiBr水溶液和LiCl水溶液降膜發(fā)生過程的對比實驗，結(jié)果表明兩種溶液降膜發(fā)生過程有著相近的傳熱傳質(zhì)性能。為了便于今后垂直管外LiCl水溶液降膜發(fā)生裝置的設(shè)計，本文根據(jù)實驗測量結(jié)果擬合得到LiCl水溶

4、液降膜發(fā)生過程傳熱努塞爾數(shù)和傳質(zhì)舍伍德數(shù)的實驗關(guān)聯(lián)式。
　　然后，對LiCl水溶液降膜吸收過程傳熱傳質(zhì)性能進行了實驗研究。同樣實驗研究了不同工況條件對LiCl水溶液的降膜吸收性能的影響，為建立LiCl-H2O吸收工質(zhì)對的吸收模型提供數(shù)據(jù)支撐。實驗還進行了2.5～3kPa壓力下，LiBr水溶液和LiCl水溶液降膜吸收過程的對比實驗，結(jié)果表明在相同工況條件下LiCl水溶液吸收速率高于LiBr水溶液。這說明LiCl水溶液的傳質(zhì)能力強于L

5、iBr水溶液，使用LiCl水溶液作為吸收工質(zhì)將有利吸收器小型化設(shè)計。本文同樣對LiCl水溶液降膜吸收過程的實驗數(shù)據(jù)進行了擬合，并得到傳熱傳質(zhì)實驗關(guān)聯(lián)式。
　　最后，基于有限體積法建立內(nèi)冷源逆流LiCl水溶液降膜吸收傳熱傳質(zhì)過程的數(shù)學模型，通過對模型的求解，可以獲得溶液側(cè)的沿程溫度、濃度分布以及冷卻水側(cè)的溫度分布。結(jié)合所測得的變工況實驗數(shù)據(jù)，LiCl水溶液的對流換熱系數(shù)在510W·m-2·K-1變化到710W·m-2·K-1之間變化