氨水混合液吸收氨气过程中的传热传质现象研究

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人类数十年的工业生产,通过电站,工厂,汽车等向大气中排放了大量的温室气体。这些工业气体加上制冷机械中使用的氟利昂气体对地球环境造成了严重的危害。全球变暖以及大气圈臭氧层的破坏仅仅是其中的两个例子,环境问题的重要性和紧迫性有目共睹。废热的有效利用以及使用环境友好的制冷工质使得吸收式冷冻机受到了广泛关注。发生在吸收式冷冻机中吸收器的吸收过程对制冷循环效率的提高具有极其重要的作用。 在本实验研究中,首先在氨蒸汽罐中制备好过热氨蒸汽,然后将过热氨蒸汽注入到实验件主体,在其中氨蒸汽被一定初始质量浓度的氨水混合液吸收。对该吸收现象现象进行了研究。利用设置的热电偶和半导体压力传感器测量实验过程中实验件主体内气体部分和液体部分的温度变化以及实验件主体内部的压力变化。通过两种解析方法来计算氨蒸汽的吸收量。一种方法是基于理想气体方程。首先,对实验中测量到的压力降曲线用最小二乘法进行处理,将处理后的数据代入理想气体方程,从而求得氨蒸汽的吸收量。另一种方法是基于导热反问题解法,通过导热反问题求解得到汽液界面的热流通量。将该热流通量值除以理论上单位质量的氨蒸汽发生吸收反应所放出的热量值,即可得到氨蒸汽的吸收量。 实验分析中,讨论了初始氨水混合液浓度对氨蒸汽吸收率的影响。首先可以看到氨水混合液的初始浓度越低,氨蒸汽的吸收量越大。其次可以看到,氨蒸汽和水形成氨水混合液具有很大的亲和力。 由于在氨水混合液吸收氨蒸汽的过程中传热传质现象同时存在,实验现象相对复杂,因此在实验研究中使用了激光设备(Mach-Zehnder Two-Beamlute,fe,o。ete。)将吸收反应可视化。针对实验过程中在氨水混合液液体内部的浓度分布问题,给出了两种计算方法。一种方法是利用光学基本原理,通过对干涉图像的解析得到液体内部浓度分布;另一种方法是通过对定常和非定常边界条件下的质扩散方程求解,得到液体内部浓度分布。
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