波纹板双面反转液膜界面吸收性能研究

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由于夏季空调用电紧张而燃气相对富余,加上太阳能制冷空调技术的发展,以及节能和环保的要求,吸收式制冷机得到越来越多的应用。在吸收式制冷系统中,吸收器是最关键的部件,其传热传质特性对整机特性影响重大。本文着重研究将波纹板吸收和膜反转技术相结合的方法来提高吸收器性能的设想。 本文建立了溴化锂溶液在一次反转液膜的平板结构上吸收水蒸气的传热传质的数学模型。通过编程计算显示,液膜反转后,气液界面和壁面处的液膜层互相转化,液膜层速度在零和峰值间转换;温度场在壁面处受冷、气液界面处释放吸收热及液膜内导热和扩散等多种因素作用下呈现较复杂的变化趋势:浓度分布规律显示液膜在气液界面附近形成较大的浓度梯度,而液膜内部几乎不变,经液膜反转之后,浓度分布呈“凸”型结构。通过计算表明,不同的反转位置对溶液出口浓度、温度影响较大。总板长不变时,存在最佳反转位置,使得传质效果最佳。当达到相同出口浓度时,一次反转液膜结构可缩短降膜总长度,使设备紧凑。与无反转方案相比,在相同条件下,一次液膜反转方案的出口浓度低、吸收率大。经计算,一次反转降膜的吸收率比无反转情况要提高约27.09%,则交叉双尺度波纹板可比无反转波纹板的水蒸气吸收率提高近1.5倍:其出口温度高,说明热负荷小,比较节能。分析各参数对降膜吸收的影响表明,入口温度的变化对溶液的传热传质性能影响不大;而喷淋密度、入口浓度、吸收压力和冷却条件等因素发生变化都会对传热传质产生影响。 通过FLUENT数值模拟考虑表面张力情况的液膜流场分布。结果表明考虑表面张力更接近于实际情况。考虑表面张力以后,液膜气液界面出现凹凸,表面不光滑,增加传热传质接触面积;液膜流场内出现漩涡,漩涡与来流之间产生剧烈的动量交换,对传热传质起到强化作用。 利用VOF计算方法,通过FLUENT模拟非稳态下三维耙型导流器上液膜分布情况。结果表明液膜分布的均匀性较好,对一次液膜反转结构的可行性提供了理论依据。
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