本文關(guān)鍵詞：搖擺對(duì)船用降膜吸收器降膜吸收特性影響研究　出處：《大連海事大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：吸收式制冷是一種有效回收和利用余熱、廢熱等低品位熱能的重要技術(shù)。而在船舶上,特別是在船用柴油機(jī)中存在大量的余熱有待利用。但船舶行駛時(shí)的搖擺運(yùn)動(dòng)會(huì)對(duì)吸收式制冷系統(tǒng)產(chǎn)生影響。目前關(guān)于搖擺對(duì)降膜吸收影響方面的研究還很匱乏。因此深入研究搖擺狀態(tài)對(duì)降膜吸收傳熱傳質(zhì)影響的機(jī)理,不僅具有十分重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值,而且具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值以及很好的應(yīng)用前景。本文通過對(duì)溴化鋰溶液在降膜吸收過程中傳熱、傳質(zhì)特性的分析,建立了靜止和搖擺狀態(tài)下的垂直降膜吸收過程的數(shù)學(xué)模型。主要研究?jī)?nèi)容如下:以一艘排水量為600噸的客船的船舶柴油機(jī)的運(yùn)行參數(shù)為基礎(chǔ),對(duì)利用船舶柴油機(jī)余熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷,以滿足船舶空調(diào)負(fù)荷的可行性進(jìn)行了研究。1)對(duì)該船的船舶柴油機(jī)進(jìn)行了熱力學(xué)分析。分析結(jié)果表明:船舶柴油機(jī)的排氣熱量占到了燃料燃燒所產(chǎn)生總熱量的23.32%,排氣(?)占到燃料產(chǎn)生總(?)量的29.55%。排氣能量數(shù)量很大且品位較高,很適合用來驅(qū)動(dòng)吸收式制冷空調(diào)。2為了探究排氣熱量是否能夠滿足該船空調(diào)負(fù)荷的要求,又對(duì)船舶的空調(diào)負(fù)荷的進(jìn)行了計(jì)算。計(jì)算得到船舶總的冷負(fù)荷為54kW。因此若采用單效吸收式制冷,排氣只需要降低24.2℃;若采用雙效吸收式制冷,排氣只需要降低14.5℃。采用單效或雙效吸收式制冷技術(shù),降低如此少的排氣溫度對(duì)排氣系統(tǒng)的影響極小。從而驗(yàn)證了所提出的利用船舶柴油機(jī)余熱驅(qū)動(dòng)吸收式制冷,來滿足船舶空調(diào)負(fù)荷方案的可行性。建立了靜止(非搖擺)狀態(tài)下的垂直降膜吸收模型。研究了靜止?fàn)顟B(tài)下,液膜表面的波動(dòng)情況,氣-液界面濃度、溫度分布以及液膜主體濃度、溫度分布的變化情況。討論了界面濃度和溫度脈動(dòng)對(duì)降膜吸收熱質(zhì)傳遞的影響。模擬結(jié)果表明:液膜表面波動(dòng)有利于降膜吸收的進(jìn)行,波動(dòng)層流降膜吸收模型優(yōu)于光滑降膜吸收模型。在靜止模型的基礎(chǔ)上,建立了搖擺條件下降膜吸收的物理、數(shù)學(xué)模型。研究了不同搖擺狀態(tài)對(duì)吸收器內(nèi)液膜的膜厚、速度、熱通量、質(zhì)量通量、出口濃度、出口溫度等參數(shù)的影響。模擬結(jié)果顯示:搖擺狀態(tài)下液膜的沿壁面速度減小,液膜膜內(nèi)徑向速度增大,有利于降膜吸收的進(jìn)行。輕微搖擺時(shí)降膜吸收效果較好,劇烈的搖擺時(shí),降膜吸收的效果惡化。在搖擺條件下,液膜出口溫度和出口濃度不再是定值,而是隨著搖擺角度以及時(shí)間的變化而不斷變化,變化是周期性的且變化周期等同搖擺周期。研究了搖擺狀態(tài)下降膜流動(dòng)的不穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)搖擺狀態(tài)下降膜表面波可能出現(xiàn)的5個(gè)特征區(qū)域:單色波區(qū),擬正弦波區(qū),孤波區(qū),合并波區(qū)以及脫落區(qū)。不同搖擺狀態(tài)下,搖擺角度對(duì)于液膜表面波的波形變化具有很重要的影響。當(dāng)搖擺角較大時(shí),液膜表面波的發(fā)展會(huì)在相對(duì)較小的流程內(nèi)完成流動(dòng)區(qū)域的演變。搖擺狀態(tài)下液膜流動(dòng)不穩(wěn)定性還會(huì)對(duì)液膜的濃度梯度產(chǎn)生較大影響。輕微搖擺時(shí),液膜表面波區(qū)域主要為單色波區(qū),擬正弦波區(qū)和孤波區(qū)。液膜的濃度梯度變大,促進(jìn)了液膜的降膜吸收。而劇烈搖擺時(shí),液膜表面波區(qū)域出現(xiàn)合并波區(qū)和脫落區(qū),出現(xiàn)了液膜分離甚至脫離的情況,很大程度上惡化了降膜吸收,致使液膜的總體濃度梯度變小。搖擺狀態(tài)下液膜雷諾數(shù)和舍伍德數(shù)也有所變化。相同搖擺幅度時(shí),搖擺周期越小液膜雷諾數(shù)增長(zhǎng)越快,說明液膜表面波動(dòng)演變?cè)娇�。雷諾數(shù)不大時(shí),舍伍德數(shù)隨雷諾數(shù)增大而增大。當(dāng)雷諾數(shù)增大到一定程度,舍伍德數(shù)隨著雷諾數(shù)的增大先增大而后減小。
【學(xué)位授予單位】：大連海事大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：U664.5

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本文編號(hào)：1313470