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竖管内溴化锂溶液降膜蒸发传热性能数值模拟及实验研究

徐灿君  
【摘要】: 本文针对气体类低品位热源驱动的溴化锂-水溶液吸收式制冷而提出采用竖管内降膜的发生器,其特点是溴化锂溶液薄液膜在竖管内由上而下流动,气体热源在外部加热。针对这种传热特点,进行了溴化锂溶液降膜蒸发换热的数值模拟及实验研究。 本文根据竖管内降膜流动的特点,建立了适用于竖管降膜蒸发传热传质耦合的数学模型。将传质方程引入到垂直管降膜蒸发传热模型中,求解时考虑了径向速度、质量扩散系数对传热的影响。运用有限差分的方法离散控制方程、用TDMA法进行迭代,最后运用Matlab编程计算。模拟结果表明,进口流量和热负荷对降膜蒸发传热系数的影响较为显著。在层流情况下,降膜蒸发传热系数随着进口流量的增加而下降;降膜蒸发传热系数随着热负荷的增加而增加。 根据对溴化锂物性和降膜流动的特点,设计制作了管内降膜蒸发换热实验装置。通过实验得到不同流量和热负荷下的降膜蒸发换热系数,实验结果表明,影响降膜流动发生过程的重要因素为进口流量,本文通过量纲分析得出体积流量与Re数的关联式。在层流降膜时(Re500),换热系数随Re增大而减少;在向湍流过度时(Re500附近),换热系数随Re增加而增加。降膜蒸发换热系数随热流密度增加而增加。通过对实验所测换热系数进行无量纲化处理,通过线性回归,得到膜状层流(Re500)时无量纲换热系数关系式: h+ = 8.6229Re?0.5373。 模拟降膜发生换热系数与实验相比,实验测量不同Re数下换热系数与模拟值能较好吻合,最大偏差在20%左右,最小偏差在10%左右。实验测量换热系数比模拟数据偏大。


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