氨水吸收器热质交换面积计算方法的探讨

摘要

氨水吸收式制冷循环能够有效利用废热，是一种环境友好的制冷方式。但其体积庞大，机组金属消耗量较多。其中，吸收器的传热面积占机组总传热面积比重较大，对机组的性能影响也较大。在吸收器设计计算时，面积的确定影响机组的金属量消耗和占地面积，也决定系统是否能够正常运行。因此吸收器的设计计算应引起足够的重视。目前的设计计算中，吸收器平均温差一般按纯换热过程用的对数平均温差公式确定，并未考虑吸收器质交换引起的附加换热量，本文在深入分析吸收器热质交换过程的基础上，结合对数平均温差公式，提出了修正温差公式，结合数值计算以及实验结果分析温差公式的合理性，并进行了相关修正。开展的工作主要包括以下几个部分:
　　1.针对制冷手册中计算吸收器传热面积时采用的对数平均温差公式，结合吸收器热质传递分析，提出对数平均温差修正公式。将竖直管降膜吸收过程简化为二维模型，在微元段热量平衡公式中加入由于吸收传质带来的热流通量，通过系列假设和简化，得出与对数平均温差公式形式接近的温差修正公式△tm'=△t'-△t''/ln△t'-C/△t''-C+C。温差修正公式较对数平均温差公式多了一个系数C，C为待求量，与吸收过程的放热量，传热系数，溶液侧及冷却水侧的质量流量有关。
　　2.单管式竖直管传热传质耦合吸收的理论分析。建立简化的物理模型，通过一系列假设，列出控制方程，并对所列方程组数值求解。根据求解结果分析溶液进口温度，冷却水温度，吸收压力，溶液浓度对液膜厚度，液膜浓度，降膜速度和液膜温度的影响。通过绘制不同影响因素下液膜厚度，浓度，速度和温度随管长的变换图像，得出结论:液膜温度，降膜速度随溶液进口温度的增大而增大，随冷却水进口温度的升高而升高，随稀溶液进口浓度的减小而减小，而膜厚，吸收终了浓度则相反;但吸收压力升高时，4个参数均对应增大。
　　3.氨水降膜吸收实验研究。对已有的发生试验台作相应的改造，通过对冷却水侧水温的两次控制完成单管氨水降膜吸收实验。针对所做实验，取一定组数的实验数据进行分析。变化冷却水进口温度，稀溶液进口温度，稀溶液进口浓度及吸收压力这4参数，通过分析不同实验工况下稀溶液罐内温度T1、稀溶液进口温度T3、降膜终了浓溶液温度T4随时间的变化趋势发现，冷却水进口温度越低，稀溶液进口温度越低、初始稀溶液浓度越小、吸收压力越大，吸收越剧烈。
　　4.数据分析整理，比较不同温差方法对吸收器设计的影响。结合对数平均温差方法，温差修正方法，数值计算方法以及实验数据，列出不同实验工况下，不同温差方法求得的平均温差及对应的吸收器面积，与实际的吸收器面积进行比较，指出修正温差方法相较于数值求解更方法为方便，而相较于对数平均温差方法能求得更接近于实际的吸收面积的结果。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究的背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 吸收器设计计算方法及优缺点

1．3．1 耶·洛·索柯洛夫公式

1．3．2 对数平均温差公式

1．3．3 吸收器二元设计方法

1．3．4 数值计算温差方法

1．4 课题的提出及主要内容

第二章 修正温差方法的提出及与对数平均温差方法的联系

2．1 修正温差方法的提出

2．2 结果与讨论

2．3 本章小结

第三章 单管降膜吸收平均温差的数值求解

3．1 降膜吸收简化物理模型

3．2 建立模型的基本方程

3．3 氨水物性计算

3．4 模型数值求解

3．5 降膜吸收模拟结果分析

3．6 本章小结

第四章 氨水降膜吸收实验

4．1 配液部分

4．2 降膜吸收部分

4．3 电控系统

4．4 数据采集系统

4．5 实验操作方案

4．6 实验处理

4．7 本章小结

第五章 不同温差求解方法得到的吸收面积的对比

5．1 实验数据的记录与处理

5．2 实验结果分析

5．3 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间科研成果