本文關(guān)鍵詞：叉排管束與M-W引流絲網(wǎng)交替熱質(zhì)傳遞結(jié)構(gòu)吸收性能研究

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【摘要】：吸收式制冷不僅能夠利用太陽能和工業(yè)余熱等各種低品位熱源,還滿足低碳環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展要求。在吸收式空調(diào)制冷領(lǐng)域,當(dāng)制冷溫度不低于0℃時(shí),溴化鋰吸收式制冷方式因其熱力系數(shù)高而成為首選。在溴化鋰吸收式制冷系統(tǒng)中,吸收器是最核心的部件,其傳熱傳質(zhì)特性對(duì)整機(jī)特性影響重大。因此深入研究強(qiáng)化溴化鋰降膜吸收式制冷系統(tǒng)的吸收器結(jié)構(gòu)及其內(nèi)部傳熱傳質(zhì)機(jī)理,不僅具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值而且還有廣闊的應(yīng)用前景。論文圍繞一種基于交替熱質(zhì)耦合的叉排管束與“M-W型”引流絲網(wǎng)交替的新型吸收芯體結(jié)構(gòu)復(fù)合強(qiáng)化吸收方案,分別從理論建模、CFD模擬、試驗(yàn)臺(tái)搭建及調(diào)試、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果比較分析等方面開展相關(guān)研究。所謂叉排管束與“M-W”引流絲網(wǎng)方案是指在叉排水平管束中插入波高與管束豎直方向管間距相同,波紋節(jié)距與管束水平方向中心距相同的縱向不銹鋼引流絲網(wǎng),形成交替吸收芯體結(jié)構(gòu),使溴化鋰溶液交替地在水平管表面上實(shí)現(xiàn)傳熱傳質(zhì)耦合吸收過程,然后再在絲網(wǎng)層內(nèi)實(shí)現(xiàn)絕熱傳質(zhì)吸收過程。因此該方案是一種結(jié)合內(nèi)冷吸收與絕熱吸收交替進(jìn)行的復(fù)合強(qiáng)化方案。絲網(wǎng)填料不僅具有良好的混合作用,溶液還能在其表面形成極薄的雙面液膜。理論建模方面,將整個(gè)吸收器劃分為管表面降膜吸收區(qū)、絲網(wǎng)填料層內(nèi)絕熱吸收區(qū)和管內(nèi)冷卻水流動(dòng)區(qū)以及在單列水平管束方案中管子之間自由下落的液滴或液柱流動(dòng)區(qū)并分別建立模型,在各局部模型基礎(chǔ)上建立整個(gè)吸收器總的傳熱傳質(zhì)模型,采用MATLAB軟件編寫程序?qū)δＰ瓦M(jìn)行求解。首先采用當(dāng)前模型計(jì)算得到的單管外液膜內(nèi)和單列水平管束內(nèi)的溫度和濃度分布與Kyung等的模擬結(jié)果相互吻合,驗(yàn)證了本文模型的可靠性；然后通過研究單根水平圓管表面液膜、絲網(wǎng)填料層內(nèi)液膜和單列水平管束與絲網(wǎng)填料層交替結(jié)構(gòu)內(nèi)以及單列水平管束局部傳熱傳質(zhì)規(guī)律,分析研究了不同管徑和管間距對(duì)吸收器性能的影響。結(jié)果表明孔隙率為0.9時(shí),絲網(wǎng)填料層吸收水蒸汽效果最佳；單列水平管束與引流絲網(wǎng)層交替結(jié)構(gòu)的傳熱傳質(zhì)性能優(yōu)于不添加絲網(wǎng)的單列水平管束結(jié)構(gòu)。CFD模擬方面,用GAMBIT軟件分別對(duì)單根水平圓管、單層絲網(wǎng)、水平管束吸收器、水平管束與引流絲網(wǎng)層交替吸收器建立三維幾何模型,用FLUENT軟件的VOF方法對(duì)其分別進(jìn)行CFD求解計(jì)算。水平管外液膜為層流狀態(tài)時(shí),CFD模擬得到的液膜速度、溫度和濃度與文獻(xiàn)相吻合,說明VOF模型研究水平管外降膜吸收是可行的。CFD模擬顯示液膜在絲網(wǎng)網(wǎng)孔中心形成凹透狀的雙面液膜,濃度分布云圖與溫度云圖呈相似趨勢,液膜內(nèi)外溫度差和濃度差分別接近2℃和1%。對(duì)“M-W型”絲網(wǎng)和未添加絲網(wǎng)的兩種吸收器分別進(jìn)行CFD模擬,結(jié)果表明“M-W型”絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)提高了管表面潤濕面積,充分利用管的冷卻能力,吸收器內(nèi)溶液溫度呈波動(dòng)變化,濃度逐漸降低,管表面局部換熱系數(shù)高于無絲網(wǎng)吸收器,“M-W型”引流絲網(wǎng)能顯著提高吸收器的傳熱傳質(zhì)效率。實(shí)驗(yàn)研究方面,參與設(shè)計(jì)并搭建了一套集降膜吸收、參數(shù)控制、數(shù)據(jù)測量和采集為一體的單壓力吸收和解吸的閉式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。依托該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)分別考察不同參數(shù)條件對(duì)整個(gè)吸收器傳熱傳質(zhì)性能的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別與數(shù)值模型以及CFD模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較分析。吸收器內(nèi)平均的傳熱傳質(zhì)系數(shù)隨著噴淋密度、噴淋濃度、吸收壓力和冷卻水質(zhì)量流率增大而增大,隨著噴淋溫度和冷卻水入口溫度的降低而減��；質(zhì)量流分配比ε越大,傳熱傳質(zhì)系數(shù)越大,實(shí)驗(yàn)值介于ε為0.6和0.8之間,說明實(shí)驗(yàn)中存在30%左右溶液旁落現(xiàn)象；冷卻水質(zhì)量流率超過12kg/min,其對(duì)傳熱傳質(zhì)的影響越來越小,實(shí)際運(yùn)行中,冷卻水流量建議選擇12kg/min。相同的工況條件下,與水平管束無絲網(wǎng)吸收器相比,叉排管束與“M-W型”引流絲網(wǎng)交替吸收器的傳熱傳質(zhì)系數(shù)分別提高了15～25%和48～94%。無論是CFD模擬數(shù)據(jù)還是數(shù)值模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均能較好的吻合,偏差在10%左右,說明當(dāng)前建立的模型能夠較好的反映吸收器的傳熱傳質(zhì)性能。
【關(guān)鍵詞】：降膜吸收 交替熱質(zhì)耦合傳遞 M-W引流絲網(wǎng) 叉排管束 CFD數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK124
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 主要符號(hào)表8-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景及意義12
• 1.2 溴化鋰溶液降膜吸收理論研究12-15
• 1.3 溴化鋰溶液降膜吸收實(shí)驗(yàn)研究15-16
• 1.4 降膜吸收過程強(qiáng)化研究16-19
• 1.5 絲網(wǎng)填料研究現(xiàn)狀19-23
• 1.6 本文研究內(nèi)容23-24
• 第二章 溴化鋰溶液降膜吸收傳熱傳質(zhì)理論基礎(chǔ)24-32
• 2.1 降膜吸收傳熱傳質(zhì)理論基礎(chǔ)24-26
• 2.2 溴化鋰溶液物性26-31
• 2.2.1 粘度系數(shù)的計(jì)算26
• 2.2.2 密度計(jì)算26-27
• 2.2.3 溶液比焓的計(jì)算27
• 2.2.4 導(dǎo)熱系數(shù)的計(jì)算27
• 2.2.5 定壓比熱容的計(jì)算27-28
• 2.2.6 氣液平衡方程28
• 2.2.7 溴化鋰水溶液濃度計(jì)算28-29
• 2.2.8 溴化鋰水溶液表面張力系數(shù)29
• 2.2.9 溴化鋰水溶液分子擴(kuò)散系數(shù)29
• 2.2.10 溴化鋰水溶液飽和蒸汽壓力29-30
• 2.2.11 溴化鋰水溶液各物性參數(shù)圖30-31
• 2.3 本章小結(jié)31-32
• 第三章 管束絲網(wǎng)填料交替結(jié)構(gòu)溴化鋰溶液降膜吸收模型的建立32-54
• 3.1 光滑水平圓管外溴化鋰溶液降膜吸收模型33-40
• 3.2 管內(nèi)冷卻水交叉流數(shù)值模型40-41
• 3.3 絲網(wǎng)填料層數(shù)值模型41-46
• 3.4 填料層之間吸收模型46-48
• 3.5 整個(gè)管束絲網(wǎng)填料交替結(jié)構(gòu)吸收模型分析求解48-52
• 3.6 本章小結(jié)52-54
• 第四章 管束絲網(wǎng)填料交替?zhèn)鳠醾髻|(zhì)過程的數(shù)值模擬結(jié)果分析54-63
• 4.1 水平圓管表面局部傳熱傳質(zhì)分析54-57
• 4.2 絲網(wǎng)填料層內(nèi)傳熱傳質(zhì)分析57-58
• 4.3 單列水平圓管束與絲網(wǎng)填料交替結(jié)構(gòu)局部傳熱傳質(zhì)分析58-60
• 4.4 吸收器結(jié)構(gòu)對(duì)其性能的影響60-62
• 4.5 本章小結(jié)62-63
• 第五章 管束引流絲網(wǎng)交替結(jié)構(gòu)氣液兩相流CFD模擬63-90
• 5.1 氣液兩相流中的CFD研究現(xiàn)狀63-67
• 5.2 水平圓管外降膜流動(dòng)CFD模擬67-78
• 5.2.1 數(shù)學(xué)和物理模型67-69
• 5.2.2 仿真條件設(shè)置69-72
• 5.2.3 結(jié)果與分析72-78
• 5.3 單層絲網(wǎng)表面液膜流動(dòng)CFD模擬78-83
• 5.3.1 數(shù)學(xué)物理模型78-79
• 5.3.2 仿真條件設(shè)置79-80
• 5.3.3 結(jié)果與分析80-83
• 5.4 整個(gè)管束與引流絲網(wǎng)交替結(jié)構(gòu)內(nèi)氣液兩相流動(dòng)CFD模擬83-89
• 5.4.1 數(shù)學(xué)物理模型83-84
• 5.4.2 仿真條件設(shè)置84-85
• 5.4.3 結(jié)果與分析85-89
• 5.5 本章小結(jié)89-90
• 第六章 管束與絲網(wǎng)填料交替吸收器降膜吸收過程的實(shí)驗(yàn)研究90-108
• 6.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與裝置90-95
• 6.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置及流程90-92
• 6.1.2 試驗(yàn)操作步驟92-93
• 6.1.3 數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)控制平臺(tái)93-95
• 6.2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及方法95-98
• 6.2.1 吸收器內(nèi)傳熱傳質(zhì)等相關(guān)參數(shù)計(jì)算95-96
• 6.2.2 誤差與不確定度分析96-98
• 6.3 實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果之間對(duì)比分析98-106
• 6.3.1 質(zhì)量流分配比對(duì)吸收器性能的影響98-99
• 6.3.2 噴淋溫度對(duì)吸收器性能的影響99-100
• 6.3.3 噴淋濃度對(duì)吸收器性能的影響100-102
• 6.3.4 冷卻水溫度對(duì)吸收器性能的影響102-104
• 6.3.5 冷卻水流量對(duì)吸收器性能的影響104-105
• 6.3.6 吸收壓力對(duì)吸收器性能的影響105-106
• 6.4 本章小結(jié)106-108
• 第七章 總結(jié)與展望108-110
• 7.1 研究內(nèi)容及結(jié)論108-109
• 7.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)109
• 7.3 工作展望109-110
• 致謝110-111
• 參考文獻(xiàn)111-118
• 攻讀博士學(xué)位期間科研成果118

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6 段續(xù),朱文學(xué);對(duì)撞流干燥的傳熱傳質(zhì)特性[J];洛陽工學(xué)院學(xué)報(bào);2001年04期

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