【摘要】：近年來,自然資源的緊縮使人們對(duì)資源的利用率提出更高的要求,溶液除濕作為一種極其節(jié)能的空調(diào)技術(shù)日益受到學(xué)者們的重視。當(dāng)前關(guān)于溶液除濕的研究主要集中在實(shí)驗(yàn)研究和NTU-Le方法上,而通過CFD方法可以得到填料內(nèi)部除濕的具體物理過程,其優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。本文通過使用CFD中的VOF技術(shù)模擬研究了多相流體在規(guī)整填料上的流動(dòng)規(guī)律,包括幾種不同類型的規(guī)整填料,模擬了三角形填料、梯形填料、矩形填料上液膜的形成過程,發(fā)現(xiàn)矩形填料對(duì)于增大氣液接觸面積的作用并不明顯,不適用于作為除濕填料。對(duì)于不同波距的三角形填料上的液膜流動(dòng)情況進(jìn)行模擬及分析,發(fā)現(xiàn)波距對(duì)于液膜的流動(dòng)狀態(tài)有較大的影響,當(dāng)波距過小會(huì)引起除濕溶液在填料凹槽處的黏連。討論了不同填料傾角、不同除濕溶液的情況下液膜的流動(dòng)形式,模擬結(jié)果顯示,傾角過大或者過小均會(huì)影響液膜在填料上的均勻性;不同除濕溶液所形成液膜的狀態(tài)也會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域較為有爭(zhēng)議的相間切應(yīng)力動(dòng)量源項(xiàng)對(duì)液膜的影響,通過研究降膜平板液膜的速度場(chǎng)進(jìn)行了重點(diǎn)討論,得出該動(dòng)量源項(xiàng)只有達(dá)到一定的空氣流速才對(duì)液膜起作用的結(jié)論。對(duì)于梯形填料和三角形填料上氣液逆流的情況做了模擬和比較,討論了這兩種不同填料結(jié)構(gòu)對(duì)速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)等的影響,從速度矢量圖以及壓力分布云圖看出在梯形填料凹槽部位會(huì)形成較大的氣流旋渦,其壓降也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于三角填料。本文還模擬了不同填料結(jié)構(gòu)上液膜流動(dòng)與傳質(zhì)同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)態(tài)過程,得到幾個(gè)不同時(shí)刻上水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布圖,進(jìn)而研究除濕的動(dòng)態(tài)過程。通過調(diào)整風(fēng)速的大小從而研究風(fēng)速對(duì)不同規(guī)整填料的除濕效果的影響。比較三角填料和梯形填料濕空氣出口處水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化,得到空氣流速越大,填料結(jié)構(gòu)對(duì)除濕效果影響就越小的結(jié)論。改變規(guī)整填料入口處水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大小,得到了幾種不同工況下的水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)分布云圖,并取同一截面上水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度分布,說明濕空氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大,傳質(zhì)速率就越大。保持風(fēng)速不變,通過調(diào)整溶液流量的大小,研究了溶液流量的大小對(duì)填料除濕能力的影響,我們得出,在一定流量變化范圍內(nèi),除濕溶液流量越大,由于會(huì)填充規(guī)整填料凹槽部位,導(dǎo)致氣液比表面積減小,從而降低了除濕能力。對(duì)于氣液傳質(zhì)過程中所發(fā)生的Rayleigh-Bdnard-Marangoni效應(yīng)進(jìn)行了數(shù)值模擬,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)濃度場(chǎng)吻合較好,并且通過觀察壓力云圖分布得出對(duì)流傳質(zhì)是小尺度進(jìn)行的。本文對(duì)溶液除濕的研究不僅為溶液除濕技術(shù)在工程實(shí)際的應(yīng)用提供一定的參考意義,為學(xué)術(shù)方面的相關(guān)研究也提供了一種思路。
【圖文】：

這個(gè)過程基本使用的是低品位能源，也是溶液除濕循環(huán)一大優(yōu)勢(shì)所在。圖2-1 使用焓濕圖表示了這一過程，由于溶液除濕過程的推動(dòng)力是溶液表面與濕空氣的水蒸氣分壓力差，也可以認(rèn)為是含濕量差，，所以除濕過程中溶液表面的等效水蒸氣分壓力是逐漸增大的，當(dāng)與濕空氣達(dá)到平衡的時(shí)候，在圖中表示為點(diǎn) B，榮而言除濕過程結(jié)束，而這部分溶液也由濃溶變?yōu)橄∪芤�，這里，我們給出溶液表面等效水蒸氣分壓力的計(jì)算式：

(/)3 kgm( kg/ms)s (N/m)Cp1180 0.00359 0.0893 方法擬所采用的計(jì)算方法與文獻(xiàn)[19]的方法類似，在計(jì)算力和速度的耦合采用 SIMPLE 算法，壓力場(chǎng)采用 PRE、能量、湍動(dòng)能、耗散率、組分輸運(yùn)方程均采用一階格式的離散將會(huì)詳細(xì)進(jìn)行介紹。對(duì)于氣液界面的追蹤struct 界面重構(gòu)技術(shù)，圖 3-1 對(duì)實(shí)際界面以及 Geo-Re擬的界面進(jìn)行了比較，可以直觀的看到這種方法的精 10-5s。由于非穩(wěn)態(tài)過程并沒有正真意義上的穩(wěn)定，達(dá)到平穩(wěn)時(shí)，即可認(rèn)為收斂，如圖 3-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：廣州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU834.9

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本文編號(hào)：2605188