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超声波雾化强化氨水降膜吸收特性的数值研究

东南大学学报（自然科学版） 2022年第5期52卷 953-962页

作者：何韫玉李舒宏东南大学能源与环境学院南京210096

为了提高氨水吸收式制冷系统中降膜吸收器的吸收性能,提出在吸收器降膜管外壁上安装超声波雾化器的方法.基于降膜吸收模型和离散相模型建立了新型吸收器中蒸汽侧含有雾滴的垂直管外氨水降膜吸收的数学模型,并采用对一维非线性偏微分方... 详细信息

为了提高氨水吸收式制冷系统中降膜吸收器的吸收性能,提出在吸收器降膜管外壁上安装超声波雾化器的方法.基于降膜吸收模型和离散相模型建立了新型吸收器中蒸汽侧含有雾滴的垂直管外氨水降膜吸收的数学模型,并采用对一维非线性偏微分方程进行离散化求解的方法研究了超声波雾化参数对降膜吸收特性的影响规律.计算结果表明,超声波雾化器的最佳安装位置为降膜管从上至下0.45 m处.与传统吸收器相比,安装有超声波雾化器的新型吸收器的氨吸收率提高了15.1%,吸收器出口吸收溶液氨质量分数由36.3%提高到37.5%;新型吸收器中的出口溶液温度相较于传统吸收器提高了2.6℃.雾化过程产生的热效应对吸收器内部温度升高的不利影响与其强化吸收的正面效果相比可以忽略不计.

关键词：氨水吸收式制冷降膜吸收传热传质强化超声波雾化雾滴

降膜吸收CO水平管外滴状流的脉动特性数值模拟

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上海理工大学学报 2023年

作者：贾斌广江稔盖殿臣田永生马晓旭杨洛鹏山东建筑大学热能工程学院

液滴的瞬态行为对强化水平管降膜吸收CO2装置的性能至关重要。基于VOF方法建立了滴状流降膜吸收CO2的二维模型，引入液滴下坠长度与无量纲时间来分析滴状流降膜吸收CO2过程中的液滴脉动与管间距和Re的关系。结果表明：在换热管下侧堆积... 详细信息

液滴的瞬态行为对强化水平管降膜吸收CO2装置的性能至关重要。基于VOF方法建立了滴状流降膜吸收CO2的二维模型，引入液滴下坠长度与无量纲时间来分析滴状流降膜吸收CO2过程中的液滴脉动与管间距和Re的关系。结果表明：在换热管下侧堆积直至形成液滴的时间段内，受到重力、表面张力与惯性的相互作用，液滴的移动方向出现了多次反转。在液滴脉动过程中，由于摩擦阻力的存在，随着无量纲时间的增加，液滴脉动幅度逐渐减小，直到液滴完全滴落。由于管间距的增加提高了液滴在换热管底部交汇时的动能，导致随着管间距的增加，液滴的脉动次数与脉动幅度逐渐增加。在Re不断增加的情况下，液滴滴落速度的减小导致液滴的脉动次数与幅度也逐渐减小。

关键词：降膜吸收滴状流脉动幅度脉动次数管间距

溴化锂溶液竖直平板式降膜吸收的格子波尔兹曼方法研究

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溴化锂溶液竖直平板式降膜吸收的格子波尔兹曼方法研究

作者：张化雨大连海事大学

学位级别：硕士

吸收式制冷系统作为回收废热的有效方案之一,被应用在各种工业或制冷场所。其中,吸收器是吸收式制冷循环中的关键部分,为了提高吸收器性能,许多类型的吸收方式被提出。其中平板式降膜吸收是一种较新颖的类型,通过液膜在换热板上的自由... 详细信息

吸收式制冷系统作为回收废热的有效方案之一,被应用在各种工业或制冷场所。其中,吸收器是吸收式制冷循环中的关键部分,为了提高吸收器性能,许多类型的吸收方式被提出。其中平板式降膜吸收是一种较新颖的类型,通过液膜在换热板上的自由流动实现吸收和冷却过程,具有良好的应用前景。而平板式降膜吸收的具体过程十分复杂,对吸收过程的机制进行研究是提高吸收性能的必要环节。相较传统的数值模拟方法,格子玻尔兹曼方法在研究此类问题上具有很大优势。使用格子波尔兹曼方法对平板式降膜吸收进行分析,能得到更加细致的结果。使用Python脚本语言对格子波尔兹曼模型进行开发,利用伪势力多相流模型建立实际物理参数的溴化锂-水降膜流动速度模型,并对雷诺数在5、20和40条件下的降膜流动进行波动分析和速度分析。结果表明,液膜的波动来源于当前状态的非平衡程度,波动的结果导致液膜自发抵消非平衡扰动;雷诺数的提高会增强波动的剧烈程度,使非平衡状态维持更长时间;孤波成型时,波内溶液发生逆时针旋转的湍流流动。利用伪势力模型对压力的额外计算,实现了由蒸汽分压驱动的溴化锂-水工质对热质传递模型,对波动状态下的传质通量以及浓度、温度进行分析。结果表明,波内产生的湍流对吸收过程产生有利影响;湍流程度随雷诺数的提高逐渐降低,减弱了波动对吸收的增幅效果;雷诺数适中时,孤波相对前侧薄液膜向前流动,促进了液膜内部与孤波内部的浓度和温度扩散。利用伪势力方法在模型中施加惯性力的特点,实现了振动环境下的降膜流动模型,对振动工况的液膜状态和吸收性能进行分析。结果表明,较低的振幅和频率可以维持液膜流动的正常进行;振幅或振频过高使液膜通过不同的方式产生不规则波动,最终引发液滴剥离液膜现象;振动对正常进行的液膜吸收产生有利影响:增大振幅可以增大气液接触面积并获得较低的平均膜厚,而提高振动频率可以促进溶液的内部扩散。

关键词：格子波尔兹曼方法多相流降膜吸收波动状态数值模拟

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溴化锂溶液降膜吸收过程传热传质的研究

溴化锂溶液降膜吸收过程传热传质的研究

作者：田柏志兰州理工大学

学位级别：硕士

溴化锂吸收式制冷机可以将难以利用的低品位热能用于自身的驱动,以水为制冷剂,以溴化锂浓溶液为吸收剂,工艺过程不仅对环境友好且对人体无害,所以在空调制冷行业备受青睐。相较其它热工设备,溴冷机内部的热质传递效率偏低。吸收器作为... 详细信息

溴化锂吸收式制冷机可以将难以利用的低品位热能用于自身的驱动,以水为制冷剂,以溴化锂浓溶液为吸收剂,工艺过程不仅对环境友好且对人体无害,所以在空调制冷行业备受青睐。相较其它热工设备,溴冷机内部的热质传递效率偏低。吸收器作为影响溴冷机制冷效率的主要部件之一,但是对吸收器内降膜吸收过程溶液吸收蒸气时两相间的能量转换关系、传热传质过程的热质交叉现象和作用机理研究尚有不足。鉴于此,本文以溴冷机中的吸收器为研究对象,对溴化锂在吸收器内的降膜吸收过程进行了理论计算、数值模拟及热力学分析,提出了强化吸收器内溴化锂降膜吸收过程热质传递的方法。首先,建立降膜吸收过程物理模型,对溶液降膜吸收过程进行理论计算,得到溶液液膜厚度、流速、传热传质系数等随雷诺数和周向角的变化规律。其次,利用流体模拟软件FLUENT对溴化锂溶液降膜吸收过程进行模拟分析,得到了溶液的管间流动形态、液膜厚度、流速、温度、浓度的分布云图,并将模拟结果和理论计算结果进行对比分析。最后,根据热力学耦合和广义场协同热力学机理,对理论计算和数值模拟得到的传热传质变化规律进行了热力学分析,提出了强化降膜吸收过程传热传质效率的方法。结果表明:(1)溶液降膜过程的液膜厚度、液膜流速以及溶液与水蒸气两相间的传热传质随着雷诺数和周向角的变化而变化。(2)降膜吸收过程溶液质量流量为0.12kg/(m·s)时的管间流动形态传热传质效果最好,t=0.49s时的液柱连续稳定有利于传热传质。(3)单根水平管周向角趋于90°时,液膜厚度和液膜温度存在极小值,液膜流速存在极大值,液膜的浓度随周向角的增大而减小。(4)吸收器内降膜吸收过程蕴含了一个符合广义场协同机制的水蒸气相变传热传质过程和一个符合热力学耦合机制的气体吸收传热传质过程。(5)系统与外界的温差增大时,降膜吸收传热过程的传热驱动力会增大,吸收器内溴化锂溶液吸收水蒸汽的传质能力会增强,高低热源温差越大,体系传热过程的驱动力越大,吸收器内溴化锂溶液吸收水蒸气的能力越强。

关键词：降膜吸收传热传质数值模拟热力学耦合广义场协同

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降膜吸收

化肥设计 1979年第2期 49-67页

作者：沈其勇

在一种设备中,液膜在竖管内下降,就可以获得气-液相间的传质和传热。气相从管底向管顶上升,获得一种推动力,如同温差之于传热,以及浓度差或逸度差之于传质。这种类型的设备具有多种用途。但是,实际上,直至目前为止,主要应用于真空蒸馏,... 详细信息

在一种设备中,液膜在竖管内下降,就可以获得气-液相间的传质和传热。气相从管底向管顶上升,获得一种推动力,如同温差之于传热,以及浓度差或逸度差之于传质。这种类型的设备具有多种用途。但是,实际上,直至目前为止,主要应用于真空蒸馏,分馏部分冷凝以及气体吸收,因为它的压力降低,所以它容许的蒸汽负荷高。使用于真空蒸馏是一种优良的设备。因为下降蒸汽被管外冷冻介质所冷却,因而在管内壁上产生膜状的液体回流,所以这种设

关键词：传热系数传质系数雷诺数 REYNOLDS数关联式液膜降膜吸收

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液对CO2的降膜吸收

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化工学报 2011年第3期62卷 723-729页

作者：方诚刚张锋马静文王渊涛耿皎张志炳南京大学化学化工学院教育部介观化学重点实验室分离工程研究中心江苏南京210093 南京大学环境学院江苏南京210093 中国药科大学药学院江苏南京210009

氨基酸离子液体对CO2吸收速度快,而N-甲基二乙醇胺(MDEA)有较高的CO2吸收负荷,因此选用四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])与MDEA水溶液复配成混合吸收剂用于CO2的降膜吸收。用恒定容积法研究了混合吸收剂吸收CO2的性能,实验结果显示,提高CO... 详细信息

氨基酸离子液体对CO2吸收速度快,而N-甲基二乙醇胺(MDEA)有较高的CO2吸收负荷,因此选用四甲基铵甘氨酸([N1111][Gly])与MDEA水溶液复配成混合吸收剂用于CO2的降膜吸收。用恒定容积法研究了混合吸收剂吸收CO2的性能,实验结果显示,提高CO2分压和增大[N1111][Gly]浓度均能提高混合吸收剂对CO2的单位体积吸收容量,平衡摩尔吸收率也随CO2分压提高而增大,但与[N1111][Gly]浓度无关。在逆流降膜塔中考察了混合吸收剂对CO2的吸收,发现降膜吸收过程中[N1111][Gly]浓度、CO2和混合吸收剂的流动状况均对降膜传质系数有影响,综合各影响因素,通过量纲分析方法得到了吸收系数的关联式。

关键词： N-甲基二乙醇胺四甲基铵甘氨酸二氧化碳离子液体降膜吸收

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膜反转板式降膜吸收过程

化工学报 2008年第11期59卷 2756-2761页

作者：石景祯崔晓钰徐之平唐聪上海理工大学动力工程学院上海200093

结合板式降膜技术与膜反转技术的优势,提出了一种新型膜反转板式降膜吸收器。设计并建立了膜反转板式降膜吸收试验台,在试验台上完成了不同吸收压力、溶液流量、进口温度、冷却条件等对膜反转板式降膜吸收器传热传质性能影响的系列实验... 详细信息

结合板式降膜技术与膜反转技术的优势,提出了一种新型膜反转板式降膜吸收器。设计并建立了膜反转板式降膜吸收试验台,在试验台上完成了不同吸收压力、溶液流量、进口温度、冷却条件等对膜反转板式降膜吸收器传热传质性能影响的系列实验研究,得到该吸收器的传热传质性能。为膜反转板式降膜热质传递设备的科学研究、工程设计和实际应用提供了一定依据,也为进一步开发高效紧凑的热质传递元件及设备提供了一些方法和思路。

关键词：传热传质吸收器降膜吸收膜反转

摇摆状态下垂直管内TFE/NMP降膜吸收数值模拟

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化工学报 2005年第3期56卷 417-423页

作者：刘艳丽徐士鸣西安交通大学能源与动力工程学院大连冰山集团博士后工作站辽宁大连116033 大连理工大学动力工程系辽宁大连116023

根据船用条件下吸收器内溶液降膜吸收的特点, 建立了摇摆状态下垂直管内 TFE (2,2,2 trifluoroetha -nol, 三氟乙醇)/NMP (N- methyl- 2- pyrrolidone, 甲基吡咯烷酮) 降膜吸收过程中动量、热量和质量传递的物理和数学模型. 模型中充... 详细信息

根据船用条件下吸收器内溶液降膜吸收的特点, 建立了摇摆状态下垂直管内 TFE (2,2,2 trifluoroetha -nol, 三氟乙醇)/NMP (N- methyl- 2- pyrrolidone, 甲基吡咯烷酮) 降膜吸收过程中动量、热量和质量传递的物理和数学模型. 模型中充分考虑了转动附加惯性力对降膜流场中液膜厚度、速度、温度和浓度分布的影响. 采用膜内积分与全隐式有限容积相结合的数值方法求解理论模型. 通过对计算结果的分析发现, 在摇摆状态下 TFE/NMP降膜吸收过程中, 转动附加惯性力的存在使得速度和温度等状态参数的分布具有一定周期性和对称性.

关键词：摇摆状态降膜吸收动量、热量和质量传递数值模拟 TFE/NMP

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氨-硝酸锂在多根竖管内的降膜吸收实验研究

华中科技大学学报（自然科学版） 2019年第2期47卷 24-29页

作者：梁翛蔡德华何国庚蒋京楷华中科技大学能源与动力工程学院湖北武汉430074 深圳华中科技大学研究院广东深圳518000

设计了含多根竖管的降膜式吸收器,以氨-硝酸锂作为吸收实验的工质对,对吸收器内氨蒸汽压力及其对应的饱和温度、吸收压力势、溶液进口温度、溶液进口质量分数和溶液喷淋密度等对氨的平均吸收速率的影响进行了实验.实验结果表明:当吸收... 详细信息

设计了含多根竖管的降膜式吸收器,以氨-硝酸锂作为吸收实验的工质对,对吸收器内氨蒸汽压力及其对应的饱和温度、吸收压力势、溶液进口温度、溶液进口质量分数和溶液喷淋密度等对氨的平均吸收速率的影响进行了实验.实验结果表明:当吸收速率变化范围为2.2×10^(-6)～4.8×10^(-6) g·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1)时,吸收速率随吸收压力的变化趋于线性;吸收速率随吸收器溶液进口温度的增大而降低;吸收速率随吸收器进口溶液喷淋质量分数的降低而增大;并且随着喷淋密度的增大,吸收速率先增大后趋于平稳.

关键词：吸收式制冷降膜吸收实验研究传质系数氨-硝酸锂