節(jié)能減排是貫穿整個(gè)工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的主要目標(biāo)。當(dāng)前能源與環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重,消耗大量能源的制冷領(lǐng)域做出改變迫在眉睫。目前壓縮式制冷得到廣泛使用,但與之相比,吸收式制冷是一種更加順應(yīng)低碳經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展趨勢(shì)的制冷方式。它可以利用低品位熱源制取冷量。然而,作為吸收式制冷系統(tǒng)的核心部件,傳統(tǒng)吸收器的體積和重量都很大,限制了其在微小型制冷場(chǎng)合的應(yīng)用。此外,因其內(nèi)部為自由水平面,也不適用于汽車、船舶等經(jīng)常搖動(dòng)的場(chǎng)合。近年來(lái),應(yīng)用膜蒸餾技術(shù)的疏水膜式吸收器的出現(xiàn)有望解決上述問(wèn)題。研究表明:疏水膜式吸收器的吸收率高于傳統(tǒng)吸收器,但對(duì)于其內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞機(jī)理以及結(jié)構(gòu)與性能的研究還有許多工作要做。本研究以疏水膜式板框吸收器為研究對(duì)象,將水蒸氣的跨膜傳輸與吸收過(guò)程耦合,建立了一個(gè)全新的數(shù)值模型,通過(guò)仿真的方法分析了其內(nèi)部的熱質(zhì)傳遞機(jī)理并討論了幾何和操作參數(shù)對(duì)其性能的影響。首先對(duì)疏水膜式吸收器中膜的相關(guān)特性進(jìn)行了介紹,膜的材料選定為PTFE,分析確定了膜內(nèi)水蒸氣的傳遞機(jī)理,同時(shí)確定了溴化鋰水溶液的相關(guān)物性方程。通過(guò)合理的假設(shè),建立了膜區(qū)域、溶液微通道區(qū)域和冷卻水區(qū)域的數(shù)學(xué)模型。之后基于COMSOL平臺(tái)建立了疏水膜式... 

【文章來(lái)源】：大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：89 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【圖文】：

圖１．１四種膜蒸餾方式原理圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｆｏｕｒ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ?ｍｏｄｅｓ??

湟化鋰吸收式制冷系統(tǒng)疏水膜式板框吸以器性能分析??，?；?－１??一—關(guān)丨，，丨酬細(xì)丨＿ｙ丨＿?．５?，?？?丨丨丨丨丨丨丨??．＾９Ｂ?■?￣?－?｜Ｓ＜??Ｉ；?Ｊ??Ｈｌｆ‘?鬌?？?？?？?？■??■：｜ｌ?疆最通‘?ｉ?＊＂．ｌ??■?？＇?二、｜??Ｉ??ｂＭＨＢＨＢＲｉＨＨＢＨＨＵＩＩＨＨＩＨＢＨＨＨＨＨｉ??圖１．２吸收器實(shí)物圖：（ａ）哈氏合金板（ｂ）由開口面積為５１％的不銹鋼板固定的膜（ｃ）組裝之??后的吸收器［２１］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｔｈｅ?ａｂｓｏｒｂｅｒ：（ａ）?Ｈａｓｔｅｌｌｏｙ?ｐｌａｔｅ?（ｂ）?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｆｉｘｅｄ?ｂｙ?ｓｔａｉｎｌｅｓｓ?ｓｔｅｅｌ?ｐｌａｔｅ??ｗｉｔｈ?ｏｐｅｎｉｎｇ?ａｒｅａ?ｏｆ?５１％，ａｎｄ?（ｃ）?ａｂｓｏｒｂｅｒ?ａｓｓｅｍｂｌｙ［２１］??Ｉｓｆａｈａｎｉ等人％搭建了完整的吸收式制冷系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)中使用的膜具有８０％??的孔隙率和１叩１的標(biāo)稱孔徑，采用控制變量法研究了水蒸氣壓、溶液微通道高度、溶??液流速、冷卻水入口溫度以及溶液入口溫度對(duì)吸收率的影響。他們發(fā)現(xiàn)增加水蒸氣壓力??和溶液流速會(huì)使吸收率增加，而溶液通道高度和吸收率負(fù)相關(guān)：溶液通道高度越小吸收??率越高。因此，他們認(rèn)為Ａｌｉ等人的研究中獲得的低吸收率可能是由于溶液通道比較??高，導(dǎo)致溶液膜較厚從而阻礙吸收過(guò)程。此外，他們指出疏水膜式吸收器的吸收率約是??傳統(tǒng)降膜吸收器的２．５倍，具有很好的發(fā)展前景。隨后他們進(jìn)行了膜滲透性的實(shí)驗(yàn)，??該實(shí)驗(yàn)裝置整體結(jié)構(gòu)包括三部分：上腔室，下腔室和觀察鏡。膜在上腔室和下腔室之間，??測(cè)試的流體

?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???直都是科研工作者需要解決的問(wèn)題。在疏水膜式板框吸收器中，由于溶液的低速度，其??在微通道內(nèi)的流動(dòng)為層流，水蒸氣主要是以擴(kuò)散的形式進(jìn)入到溴化鋰溶液中，由于該擴(kuò)??散速度較低，在溶液－膜界面形成的濃度和溫度邊界層會(huì)阻礙吸收過(guò)程，事實(shí)就是只有??界面附近的溴化鋰溶液參與了吸收過(guò)程，而大部分的本體溶液的濃度并沒有降低。為了??進(jìn)一步的提高吸收率，Ｂｉｇｈａｍ等人將微結(jié)構(gòu)引入了溶液微通道的壁面，這種微結(jié)構(gòu)??如圖１．３所示。為了分析帶有微結(jié)構(gòu)的傳質(zhì)機(jī)理以及這種微結(jié)構(gòu)對(duì)吸收率的影響，Ｂｉｇｈａｍ??等人口３】基于格子玻爾茲曼方法（Ｌａｔｔｉｃｅ?Ｂｏｌｔｚｍａｎｎ?Ｍｅｔｈｏｄ，?ＬＢＭ）建立了帶有微結(jié)構(gòu)的??疏水膜式吸收器的數(shù)值模型。根據(jù)Ｂｉｇｈａｍ等人的模擬結(jié)果，溶液在設(shè)有連續(xù)的人字形??脊之間流動(dòng)，這種人字形脊可使溶液受到?jīng)_擊力，使溶液在流動(dòng)的過(guò)程中發(fā)生混合，這??樣通道底部的溶液就會(huì)持續(xù)補(bǔ)充到溶液－膜界面進(jìn)行吸收過(guò)程，通道中的本體溶液會(huì)得??到更加充分的稀釋。此外，膜－溶液界面的高溫溶液與低溫本體溶液的混合也會(huì)加強(qiáng)整??體溶液的熱量傳遞。雖然帶有壁面微結(jié)構(gòu)的疏水膜式吸收器吸收率在溶液入口附近也會(huì)??快速降低，但是其降低的速度明顯低于相同情況下的無(wú)壁面微結(jié)構(gòu)的吸收率，由于人字??形微結(jié)構(gòu)的存在，吸收率會(huì)產(chǎn)生降低、升高再降低的趨勢(shì)，這保證了吸收率不會(huì)一直降??低。根據(jù)他們的結(jié)論，壁面微結(jié)構(gòu)的存在使平均吸收率由原來(lái)的〇．〇〇１６ｋｇ／ｍ２．Ｓ增加到了??０．００４ｋｇ／ｍ２．ｓ，吸收率的升高伴隨著界面溫度的升高，為了減小膜－溶液界面溫度和冷卻??壁附近溶液溫度的差異，Ｂｉｇｈａｍ等人在


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