溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降膜吸收过程的数值研究

摘要

吸收器是吸收式制冷机组中最重要的部件之一，其性能对于整个机组的效率有着重要的影响。管内冷却的水平管外降膜吸收被广泛地应用于吸收式制冷系统的吸收器中。本文对于溴化锂吸收式制冷机组的吸收器中采用水平螺旋槽管使得管壁外表面形成覆盖全表面的液膜以增强传热传质进行了探讨。从理论上研究了溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面的降膜吸收过程，其结果为吸收器的设计提供了理论依据和技术基础。本文利用流体力学的基本原理，同时考虑液膜表面张力和重力的影响，建立了溴化锂溶液在水平螺旋槽管外喷淋时形成降液膜吸收的数学模型，得出了液膜流动速度、厚度和传质方程的解析解，分析了槽道几何形状对于液膜分布的影响。结果表明，液膜在沿螺旋槽向下流动的过程中，槽道谷峰液膜较薄，槽道谷底液膜较厚；溴化锂溶液特殊的表面张力性质，使得螺旋槽管表面曲率、螺旋槽头数的变化对于液膜的厚度影响很小。但槽道深度对于液膜厚度的影响比较显著。随着槽道变深，起始位置的液膜减薄，且不同位置上的液膜在流过槽道谷底后更加均匀。对比分析显示，水平螺旋槽管的吸收性能优于光管。其原因一方面是由于加了螺旋槽后，管子壁面的湿润性能好于光管；另一方面，螺旋槽的存在增大了气体和液体之间的传质面积，使得汽液之间的传质性能更好。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.1.1引言

1.1.2研究背景

1.2溴化锂吸收式制冷技术概述

1.2.1溴化锂吸收式制冷技术的原理

1.2.2溴化锂吸收式制冷机的优、缺点

1.2.3溴化锂吸收式制冷机国内外发展概况

1.2.4溴化锂吸收式制冷技术发展趋势

1.3吸收器中降膜吸收的研究历史和现状

1.4本课题的研究内容

2溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降膜形成分析

2.1溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降膜吸收的物理过程分析

2.2水平螺旋槽管壁面的正交曲线坐标系

2.2.1水平螺旋槽管表面几何形状

2.2.2水平螺旋槽管壁面正交曲线坐标系的建立

2.2.3正交曲线坐标系中的物理量表达

2.3溴化锂溶液在水平螺旋槽管外壁面降膜吸收的模型建立

2.3.1控制体的选取

2.3.2溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降膜吸收的物理模型

2.3.3控制方程和边界条件

2.4参量的无量纲化分析

2.5溶液在水平螺旋槽管壁面降膜吸收时液膜流动速度的求解

2.5.1拉梅系数及其一阶导数的近似

2.5.2液膜流动速度求解

2.6溶液在水平螺旋槽管壁面降膜吸收时液膜厚度的求解

2.7溴化锂溶液在水平螺旋槽管表面降膜吸收的传质分析

2.7.1传质控制方程的求解

2.7.2汽液界面的平衡条件

2.8本章小结

3溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降膜时液膜分布的实验研究和数值分析

3.1溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降液膜分布的实验研究

3.2溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降液膜分布的数值分析

3.2.1溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面的液膜厚度与速度分布

3.2.2溴化锂溶液在水平螺旋槽管表面降液膜的形成过程

3.2.3槽道几何形状对水平螺旋槽管壁面降液膜厚度分布的影响

3.3本章小结

4溴化锂溶液在水平螺旋槽管壁面降液膜吸收的传热传质数值分析

4.1溶液在吸收时液膜内部温度场的分布

4.2水平螺旋槽管在溴化锂溶液降膜吸收过程中的液膜强化传热系数

4.2.1螺旋槽管壁面温度为均值时流体液膜强化传热系数

4.2.2螺旋槽管壁面温度变化时流体液膜强化传热系数

4.3传热传质数值分析

5结论与展望

参考文献

主要符号表

硕士期间发表文章

致谢