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中空纤维膜溶液热交换器的传热传质模拟研究

西安交通大学学报 2009年第3期43卷 36-41页

作者：王赞社冯诗愚李云顾兆林西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学人居环境与建筑工程学院西安710049

提出了一种适用于溴化锂吸收式制冷系统的新型溶液热交换器——中空纤维膜溶液热交换器.该溶液热交换器不同于传统的间壁式溶液热交换器,在高温浓溶液和低温稀溶液进行热量传递的同时,存在水蒸气的质量传递,质量传递的方向取决于膜两侧... 详细信息

提出了一种适用于溴化锂吸收式制冷系统的新型溶液热交换器——中空纤维膜溶液热交换器.该溶液热交换器不同于传统的间壁式溶液热交换器,在高温浓溶液和低温稀溶液进行热量传递的同时,存在水蒸气的质量传递,质量传递的方向取决于膜两侧的水蒸气压差.应用分布参数法对溶液热交换器建立了溶液流动的传热、传质数学模型,并对顺流和逆流布置的流动过程进行了比较.研究结果表明:当溶液热交换器逆流布置时,沿程温差均匀,热量传递稳定,水蒸气由高温侧向低温侧的持续传质作用不但进一步浓缩了浓溶液,而且稀释了稀溶液,因此减小了发生器的热负荷和吸收器的冷负荷.

关键词：溶液热交换器中空纤维膜吸收式制冷溴化锂传质

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溴化锂吸收制冷膜基溶液热交换器的数值研究

溴化锂吸收制冷膜基溶液热交换器的数值研究

作者：武寅豹大连海事大学

学位级别：硕士

中国的一次能源消耗量占全球1/5且占比不断上升,面临重大能源挑战。在国内,交通运输业消耗能源占比高,总量大,其中水路航运承担主要对外贸易,有着不可或缺的能源需求。绝大多数船舶依靠柴油发动机驱动,能源利用效率低。将依靠余热驱动... 详细信息

中国的一次能源消耗量占全球1/5且占比不断上升,面临重大能源挑战。在国内,交通运输业消耗能源占比高,总量大,其中水路航运承担主要对外贸易,有着不可或缺的能源需求。绝大多数船舶依靠柴油发动机驱动,能源利用效率低。将依靠余热驱动的溴化锂吸收制冷系统应用在船舶制冷上,是提高能源利用效率,减少能耗的途径之一。然而船舶吸收制冷面临机组体积庞大、受船舶摇摆影响等问题,近年来膜蒸馏技术与吸收制冷系统组件的结合为解决上述问题提供了新思路。目前针对溶液热交换器与膜蒸馏技术结合的研究尚处于起步阶段,现有研究成果包括传质回热循环提高系统COP的理论分析、中空纤维膜结构溶液热交换器的实验与数学分析、结构改进等,对于平板式微通道膜结构与溶液热交换器的结合研究尚少,微观尺度的热质交换机理研究不足。通过充分考察上述背景与现有成果,本文以膜基溶液热交换器为研究对象,在第二章介绍了PTFE多孔疏水膜结构性质参数与溴化锂水溶液相关物性工况,介绍了直接接触式膜蒸馏现有理论框架;第三章在此基础上研究了平板结构的膜基溶液热交换器的数值模型建立方法;第四章结合COMSOL软件,通过数值模拟研究了典型工况下的膜基溶液热交换器流场分布特性,进一步分析了热质交换机理;第五章根据上述研究基础,以温度变化量和质量分数变化量为参考标准,研究分析了膜基溶液热交换器传热传质效果受平板膜结构参数变化的影响,以及不同溶液工况下膜基溶液热交换器传热传质效果的变化情况。研究结果表明:膜基溶液热交换器两侧微通道内溴化锂水溶液呈现稳定层流状态,换热基于边界层理论自疏水膜两侧表面向溶液主体发展,传质包括膜内受温差驱动的跨膜扩散与溶液侧基于浓度边界层理论的对流传质,系统最佳流动排布方式为逆流排布。改变平板膜结构参数时,系统传热效果随微通道长度的增加、高度的减少、膜孔隙率的提高而提高,传质效果随微通道长度的增加、高度的减少、孔隙率和孔径的提高而提高;改变溶液进口工况时,发生器的出口质量分数越低,温度越高,吸收器出口的温度越低,膜基溶液热交换器的热质交换效果越好,同时两侧溶液流速不宜过高,本文工况下流速0.1 m/s时热质传递效果最佳。上述研究结果进一步拓展了膜蒸馏技术与溶液热交换器结合的理论基础,对于平板式膜基溶液热交换器在实际应用中的结构选型和工况范围设定具有参考意义。

关键词：溴化锂吸收制冷溶液热交换器直接接触式膜蒸馏传热传质多孔疏水膜

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溶液热交换器的分布参数模拟

溶液热交换器的分布参数模拟

上海市制冷学会一九九九年学术年会

作者：李小平陆震范林黄兴华上海交通大学

本文用分布参数法建立了溴化锂制冷机的溶液热交换器中溶液流动换热的动态数学模型,着重研究了其稳态特性,模拟结果与实验数据吻合良好。模拟结果可以为优化该类溶液热交换器的设计提供理论依据,也所建立的模型可用于直燃型溴化锂吸收... 详细信息

本文用分布参数法建立了溴化锂制冷机的溶液热交换器中溶液流动换热的动态数学模型,着重研究了其稳态特性,模拟结果与实验数据吻合良好。模拟结果可以为优化该类溶液热交换器的设计提供理论依据,也所建立的模型可用于直燃型溴化锂吸收式制冷机整机的动态特性研究。

关键词：溶液热交换器数值模拟分布参数

来源： cnki会议评论

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溶液热交换器对吸收式制冷机性能影响的研究

制冷与空调 2007年第4期7卷 28-31页

作者：万忠民王晓明舒水明范爱武湖南理工学院华中科技大学

建立两级吸收式制冷循环中溶液热交换器的仿真模型,分析溶液热交换器浓溶液进出口温差对两级系统制冷系数、冷却水流量的影响,同时分析逆流、交叉流对溶液热交换器单位换热面积的影响。理论模拟结果得出溶液热交换器浓溶液进出口温差存... 详细信息

建立两级吸收式制冷循环中溶液热交换器的仿真模型,分析溶液热交换器浓溶液进出口温差对两级系统制冷系数、冷却水流量的影响,同时分析逆流、交叉流对溶液热交换器单位换热面积的影响。理论模拟结果得出溶液热交换器浓溶液进出口温差存在一个最佳值,对两级吸收式系统这个最佳温差大约为13℃,其对应的制冷系数增加12.3%,冷却水流量减小8.8%。最佳温差的确定对减小溶液热交换器体积,提高系统经济性和整体效率都有着重要的指导意义。

关键词：两级吸收式溶液热交换器最佳温差单位换热面积

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溶液热交换器的分布参数模拟

制冷技术 2000年第2期20卷 10-12页

作者：李小平陆震范林黄兴华上海交通大学上海200030

本文用分布参数法建立了溴化理制冷机的溶液热交换器中溶液流动换热的动态数学模型，着重研究了其稳态特性，模拟结果与实验数据吻合良好。模拟结果可以为优化该类溶液热交换器的设计提供理论依据，所建立的模型可用于直燃型溴化理吸收... 详细信息

本文用分布参数法建立了溴化理制冷机的溶液热交换器中溶液流动换热的动态数学模型，着重研究了其稳态特性，模拟结果与实验数据吻合良好。模拟结果可以为优化该类溶液热交换器的设计提供理论依据，所建立的模型可用于直燃型溴化理吸收式制冷机整机的动态特性研究。

关键词：溶液热交换器数值模拟分布参数溴化锂制冷机

溴化锂吸收式制冷系统溶液热交换器的传热性能研究

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制冷与空调 2006年第3期6卷 68-70页

作者：龙剑中南大学

以板式溶液热交换器为例,建立物理数学模型。通过对模型的求解,得到溶液热交换器在不同流速下的传热特性。计算结果表明,提高溶液热交换器中的溶液流速可以提高其传热系数,但会导致溶液的进出口温差减小,使溶液间换热不充分。设计溶液... 详细信息

以板式溶液热交换器为例,建立物理数学模型。通过对模型的求解,得到溶液热交换器在不同流速下的传热特性。计算结果表明,提高溶液热交换器中的溶液流速可以提高其传热系数,但会导致溶液的进出口温差减小,使溶液间换热不充分。设计溶液热交换器时可根据设计要求与文中计算结果选择不同的溶液流速。

关键词：吸收式制冷溶液热交换器传热性能流速

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三角形波纹板式溶液热交换器传热特性研究

制冷与空调 2007年第2期7卷 20-23页

作者：龙剑王小花中南大学

为了解三角形波纹板式溶液热交换器的传热特性,通过对其物理数学模型的求解,并与平板式溶液热交换器相对比,得到了三角形波纹板式溶液热交换器的流动、传热特性以及不同溶液流速对其传热性能的影响。研究三角形波纹板式溶液热交换器的... 详细信息

为了解三角形波纹板式溶液热交换器的传热特性,通过对其物理数学模型的求解,并与平板式溶液热交换器相对比,得到了三角形波纹板式溶液热交换器的流动、传热特性以及不同溶液流速对其传热性能的影响。研究三角形波纹板式溶液热交换器的波纹形状对其流动、传热性能的影响,得到波纹长度、波纹夹角与换热器的传热系数、换热器内流体压降的关系,其结果可为溶液热交换器的设计与优化提供依据与理论指导。

关键词：吸收式制冷溶液热交换器传热性能流速

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四温位吸收式热泵的热力学优化研究

四温位吸收式热泵的热力学优化研究

作者：唐新贵东华大学

学位级别：硕士

溴化锂吸收式热泵适用于低品位热能的回收利用,它采用对环境无害的工质对作制冷剂,消耗少量的电能,对于能源综合利用,回收低品位热能,保护环境都有很重要的意义。本文以单效溴化锂吸收式热泵循环为对象,研究其在有限尺寸约束条件下的最... 详细信息

溴化锂吸收式热泵适用于低品位热能的回收利用,它采用对环境无害的工质对作制冷剂,消耗少量的电能,对于能源综合利用,回收低品位热能,保护环境都有很重要的意义。本文以单效溴化锂吸收式热泵循环为对象,研究其在有限尺寸约束条件下的最优性能,所得结论可为实际吸收式热泵的优化设计和运行提供重要的理论依据。溶液热交换器和溶液泵是吸收式热泵的两个重要设备,本文第二章分别建立了考虑溶液泵、溶液热交换器和同时考虑两者影响时的四温位吸收式热泵循环模型,导出了泵热率和性能系数的一般特性关系,给出了传热面积和热导率优化分配的数值计算方法,通过数值算例分析了循环内不可逆性、溶液泵输入功率、溶液热交换器换热率、热源进口温度和热源热容率对循环最优性能的影响;由所建立的不可逆模型得到的泵热率和性能系数的特性关系呈单调型,且溶液泵输入功率、溶液热交换器的换热率不会影响泵热率与性能系数优化关系的曲线形状,只对泵热率和性能系数有定量的影响。利用工程数据验证了本章循环模型及其数值计算方法的正确性。第三章基于无限热容热源和有限热容热源不可逆四温位吸收式热泵循环模型,以每单位时间总成本的泵热率作为热经济学目标函数。在无限热容热源时,导出了无量纲热经济学目标函数与性能系数的基本优化关系,计算了无量纲热经济学目标函数的最大值及对应的各种参数,在换热器总热导率一定时,获得了热导率的优化分配及工质的最佳工作温度的解析关系式;有限热容热源时导出了泵热率与性能系数的一般特性关系式,给出了对换热器总传热面积和总热导率进行优化分配的数值计算方法,通过数值算例分析了循环参数对循环热经济性能的影响,最后将工程实例与本章模型的预测结果进行了对比分析,证明了本章模型及导出的特性关系的正确性。利用无限热容热源以及有限热容热源四温位不可逆吸收式热泵的基本优化关系,以太阳能吸收式热泵的总性能系数为目标,对太阳能集热器工作在中低温和高温时的两种情况进行了优化研究。在无限热容热源时,计算了系统总性能系数与集热器工作温度的基本优化关系,并导出了最大总性能系数及对应的循环参数;有限热容热源时导出了总性能系数与集热器出口温度的一般特性关系式,并通过数值算例讨论了循环参数对系统性能的影响。

关键词：吸收式热泵溶液热交换器溶液泵热经济学数值方法太阳能集热器

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四温位吸收式热变换器的热力学优化研究

四温位吸收式热变换器的热力学优化研究

作者：谢驰东华大学

学位级别：硕士

吸收式热变换器是将工业废热、地热或太阳能等中低温位热能提高到较高温位的一种热力装置,它是充分利用低品位热能的有效手段。在运行中,仅消耗少量的电能驱动冷剂泵和溶液泵,其节能效果显著,而且可以使用不破坏大气层臭氧层的HO-LiBr、... 详细信息

吸收式热变换器是将工业废热、地热或太阳能等中低温位热能提高到较高温位的一种热力装置,它是充分利用低品位热能的有效手段。在运行中,仅消耗少量的电能驱动冷剂泵和溶液泵,其节能效果显著,而且可以使用不破坏大气层臭氧层的HO-LiBr、NH-HO工质对作为制冷剂,这对于节约能源和保护环境具有诸多重要意义。太阳能吸收式热变换器是利用太阳能集热器作为驱动热源的一类吸收式热变换器。利用太阳能中低温集热器模型线性损失模型和无限热容热源下四温位不可逆吸收式热变换器的基本优化关系,对太阳能吸收式热变换器进行了优化研究。以太阳能吸收式热变换器系统的总性能系数为优化目标,利用数值方法得到了太阳能集热器的最佳工作温度,并通过数值算例讨论了系统循环参数对太阳能集热器最佳工作温度以及系统总性能的影响。热经济性分析对制冷和热泵系统的商业应用有着重大意义。应用四温位不可逆吸收式热变换器循环模型,分析吸收式热变换器受传热不可逆性和内不可逆性影响时的热经济性能。在牛顿传热定律下,导出了循环的最佳热经济性目标和泵热系数的基本优化关系和最大热经济性目标及相应的泵热系数和比泵热率,通过数值算例,得出循环参数对循环的热经济性目标的影响关系。基于考虑溶液泵能耗和溶液热交换器换热量的吸收式热变换器模型,分析吸收式热变换器受传热不可逆性和内不可逆性影响的基本性能,导出了牛顿传热定律下循环的比泵热率和泵热系数的一般特性关系式,并利用数值的方法得到了比泵热率和泵热系数的优化特性曲线,通过数值算例,分析了循环参数对循环特性的影响。所得结果对实际吸收式热变换器的优化设计具有一定指导意义。

关键词：吸收式热变换器太阳能热经济溶液泵溶液热交换器数值方法