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摇摆状态下垂直管内降膜吸收传热传质理论及实验研究

王兵  
【摘要】: 将吸收式制冷系统用于远洋渔船的海产品冷冻保鲜是解决我国远洋渔船污染环境、浪费能源的重要途径之一。而了解吸收式制冷系统中最重要的组成部分——吸收器在船舶的颠簸摇摆状态下的性能变化是吸收式制冷系统能否用于渔船的关键。本文主要研究并模拟了摇摆状态下管内降膜吸收过程中的液膜流动流场,为进一步研究摇摆状态下吸收器吸收性能的变化打下了必要的基础。 本文首先研究了船舶在海洋中的运动,建立了船舶摇摆运动的简化物理模型和数学模型,得到了运动附加力的表达式;并在此基础上将吸收管的运动附加力表达式代入静止状态下液膜流动的数学模型中,即得到了摇摆状态下液膜流动的数学模型;然后对液膜流动的数学模型进行了简化,在假定了速度分布的条件下,得出了液膜流动的积分方程,经过以上简化就将求解三维问题转化成为求解二维问题;将积分方程离散后用数值计算的方法模拟了整个流场。 为验证理论模型的可靠性并进一步深入了解实际摇摆降膜吸收过程中热、质传递规律,自建了摇摆振动单管吸收试验台;分别对静止和摇摆状态下TFE/NMP垂直管内降膜吸收进行实验研究。 实验结果表明,当其他初始参数一定时,在渔船常见的摇摆振动条件下,降膜吸收器的热、质传递优于静态下的情形;摇摆振动频率和幅度直接影响降膜吸收性能,适当减小摇摆周期或摇摆幅度均有利于提高降膜吸收性能。实验结果与理论计算较好吻合。研究表明TFE/NMP吸收是制冷系统完全能够满足渔船制冷要求。


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