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氨水垂直降膜吸收性能研究及应用

徐振中  
【摘要】:垂直管降膜吸收器在吸收式制冷中具有重要的应用价值。采用风冷垂直管降膜吸收器的氨水吸收机组,可以利用太阳能为驱动热源,去除水冷塔、冷水水泵等设备,减少机组的电功耗,降低初投资,并可进行小型化发展,应用于太阳能空调。氨水垂直降膜吸收过程是复杂的传热传质耦合过程,针对氨水垂直降膜吸收的管内吸收侧传热传质研究不足,缺乏风冷垂直降膜吸收器的设计依据。 本文搭建氨水垂直降膜吸收实验台,研究吸收过程的影响因素,由实验测量结果整理分析传热传质系数。同时根据吸收的双膜理论,进行了绝热吸收的模拟,并与实验结果进行了比较。最后在对吸收器分析的基础上,加工了风冷两级氨水吸收实验机组,进行了实验。得到以下主要结论: (1)对降膜吸收的降膜雷诺数、吸收压力和气液吸收流动方向等影响因素进行了研究。吸收传热和传质率随降膜雷诺数,吸收压力的提高而升高,随着冷却水温度和降膜溶液浓度的下降而升高,本实验中,逆流和顺流吸收无显著差异。 (2)由垂直降膜实验的测量结果,拟合得到氨水管内垂直降膜吸收传热和传质系数Nu = 3 .47×10?3 Re0.27023(P/Pr)0.74596, ,其中Sh =2. 11×10?3 Re0.51224Sc0.42415(P/Pr)0.99996P r=200 kPa, Re数在70~350之间,Sc在250~400之间,系统的压力在300~550kPa之间。 (3)应用吸收双膜模型,模拟了氨水降膜绝热吸收过程。模拟显示进口过冷条件下,吸收传质主要发生在管段的上段,进口过冷促进了吸收传质。模拟的吸收传质率与实验结果较吻合,偏差在20%以内。 (4)将垂直管氨水风冷吸收器应用于风冷氨水两级吸收制冷机组,机组运行稳定。在典型的热源温度为85℃,环境空气温度29℃,在蒸发温度8℃的条件下,得到的制冷量为1.34kW。得到的TCOP为0.21,ECOP为5.1。


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