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溴化锂吸收式制冷机蒸发器与吸收器强化传热传质的研究

张琴  
【摘要】:溴化锂吸收式制冷机是一种利用热能为驱动源的制冷机,它耗电量小、可利用低品位热能、可减少对大气臭氧层的破坏,在建筑节能领域及环保领域备受大家关注。然而它的性能系数较低,因此提高其性能是大家不懈努力的方向。 蒸发器和吸收器是溴化锂吸收式制冷机的重要部分,它们决定了机组的结构和性能。目前,降膜蒸发器的换热管表面结构和管束布局等不是非常的明确,虽然前人对横管外降膜蒸发传热进行了大量的实验研究和理论分析,但是,由于实验条件和理论模拟假设不同,他们所得出的结论有所差异,而降膜吸收器的传热、传质系数偏低、吸收器的尺寸偏大,所以开展这方面的研究工作很有必要。因此,本课题主要从以下几个方面对溴化锂吸收式制冷机的降膜蒸发器和降膜吸收器进行了理论和数值计算分析: 首先,从物理现象上分析了制冷剂水横管降膜蒸发过程以及溴化锂溶液横管降膜吸收过程的物理模型,并且对其流动、传热和传质进行理论分析,得到一系列计算公式,分析得出液膜内流体流速、液膜厚度、温度边界层厚度、局部换热系数、浓度边界层厚度和质量传递系数随θ角(管壁上某点处的半径与垂直方向直径的夹角)以及布液管流速的变化规律。此外还得出,降膜横管的换热、传质性能是随着布液管流速的增大而逐渐增强。但是并不是布液管流速越大越好,因为随着布液管流速的逐渐增加,降膜横管的换热、传质性能的增加率是逐渐减小。 其次,利用FLUENT软件对制冷剂水横管降膜蒸发过程的模型进行数值计算分析,得出:叉排管束相对于顺排管束可以得到更好的传热性能;采用带有空化作用的多相流Mixture模型能得到比较满意的模拟结果。 最后,提出了一种增强表面粗糙度的强化换热管模型,进而利用FLUENT软件对溴化锂溶液在光管和增强表面粗糙度的强化换热管外表面横管降膜吸收过程的模型进行数值计算分析,对比模拟结果得出:增强表面粗糙度的强化换热管的换热效果要比光管好,而且该增强表面粗糙度的强化换热管操作简单方便,可以用于实际应用当中。


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