氨-水-溴化锂工质降膜吸收数值模拟研究

为了研究新型的氨-水-溴化锂三元工质的降膜吸收特性,为实际工程应用提供理论基础,本文通过数值分析方法建立三元工质降膜吸收的连续性方程、能量方程和组分平衡方程,采用MATLAB软件编程计算氨-水-溴化锂三元工质的降膜吸收结果,与实验数据相互验证,并进一步地分析了溴化锂质量分数、工质流量、冷却水温度和发生温度对降膜吸收性能的影响。研究表明:随着溴化锂质量分数从0%增加至10%,液膜出口处温度从306.7K增加至309.5K,但是当溴化锂质量分数从10%增加至15%时,液膜出口处温度下降至308.7K,说明溴化锂质量分数为10%时吸收放热量最大。当工质流量、冷却水温度、发生温度改变时,大部分的工况下溴化锂质量分数为10%时进出口溶液的浓度差较大,说明此质量分数下溶液吸收的速率最快。

垂直管内降膜吸收过程热-质传递数值计算问题的研究

通过对垂直管内降膜氨－水吸收过程中热－质传递现象的研究，阐述了非绝热吸收过程中传热和传质相互作用、相互影响的关系，建立了吸收过程热－质传递的数学模型，并对垂直管内降膜氨－水吸收过程进行数值计算．其研究结果为降膜吸收器的设计提供一种新的、考虑到热－质传递的计算方法．

热管式降膜吸收器的传热传质

对热管式降膜吸收器溶液吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究。根据所建立的数学模型，通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜的动态二维偏微分方程和热管传热方程，研究了膜雷诺数、低位余热温度、输出热温度等因素对传热传质过程的影响。对进一步工作提出了新的见解。

磁场作用下垂直管外氨水降膜吸收的模型

在氨气吸收过程中增加了宏观磁场力,考虑了吸收过程中降膜溶液膜厚的变化、膜厚方向的对流以及氨水溶液物性的变化,建立了磁场条件下垂直管外氨水降膜吸收数学模型。在磁感应强度0-3T范围内,对数学模型进行数值求解,得到温度、浓度、速度分布等参数。结果显示磁场对于氨水降膜吸收过程有一定的增强作用。

垂直管内TFE/NMP降膜吸收热质传递数值模拟

通过对垂直管内溶液降膜吸收过程特点的分析 ,建立了垂直管内TFE/NMP降膜吸收过程中热、质传递物理和数学模型。充分考虑了吸收液膜膜厚的变化 ,以及横向对流项对液膜内热、质传递和气液界面处热量流率及质量流率的影响。采用适当有限差分法对数学模型进行数值求解 ,得出温度、浓度分布及界面质量、热量流率等参数。通过对算例计算结果的分析 ,得到一些相关结论。

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。

膜内横向对流对溴化锂降膜吸收过程影响的数值计算

建立了包含膜内垂直于膜方向的横向对流的溴化锂降膜吸收过程的数学模型，并对其进行数值求解．通过对计算结果的分析，说明膜内横向对流对吸收过程有一定的影响．

叉排管束与M-W引流丝网交替吸收器性能研究

叉排管束与M-W引流丝网交替吸收器是一种将热质耦合传递与绝热传质相结合而开发的新型吸收器。该文基于VOF方法建立溴化锂吸收器中溶液降膜吸收水蒸汽过程的CFD模型,展示在叉排管束与M-W引流丝网交替吸收器中和对比方案的光管束吸收器上溶液的流动状态以及温度和浓度分布云图;给出不同溶液进口喷淋密度和溶液浓度对2种吸收器传热传质性能的影响的模拟和实验结果,表明在计算范围内,叉排管束与M-W引流丝网交替吸收器的传热系数和传质系数的平均值可比光管束吸收器分别提高33.4%和55.4%。

一种氨水水平降膜吸收传热模型

在Navier-Stokes方程的基础上,提出一种新的氨水降膜吸收传热模型,通过对降膜过程中的液膜流动特性进行了一维变换,采用Grank-Nicholson方法对降膜特性进行求解,然后根据实验验证了理论模型的仿真结果,实验数据和仿真数据的误差在17%以内,并根据实验数据拟合出了传热系数公式,确定了不同管径下液膜的最大体积流量。

船用降膜吸收器液膜波动特性数值分析

应用CFD方法对摇摆状态下的竖直管内降膜吸收流场进行了数值模拟。分析和讨论了不同摇摆周期和摇摆幅度的摇摆状态下液膜传热系数、液膜界面波动幅度的变化规律,以及剧烈摇摆对液膜流动的影响。结果表明:相较于静止状态,摇摆状态下液膜波动更加剧烈。液膜波动的增大会促进气液间的热、质传递,有利于降膜吸收。但是,剧烈的摇摆会使液膜发生分离和脱落,阻碍降膜吸收的进行。

摇摆状态下垂直管内TFE/NMP降膜吸收数值模拟

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.

计算机在波动膜流方程求解中的应用

波动降膜显著地促进了传热传质.为了计算波动降膜传热传质,求解得到波动膜流解是非常重要的.本文采用数值方法求解周期性波动膜流方程.结果表明,所求得的解是可靠的.

GAX循环中垂直管内降膜吸收的数值模拟

基于氨水吸收式GAX循环中垂直管内降膜吸收过程中热质、传递现象的研究,以及对该过程传热和传质的分析,建立了吸收过程热质、传递的数学模型。以单级氨水吸收式制冷装置实验数据为计算初值,对垂直管内降膜氨水吸收过程进行数值计算,计算结果与实验吻合良好。选取吸收管内径、稀氨水的喷淋密度和冷却水流量3个变量,考察液膜主流的平均温度和液膜主流浓度随变量的变化关系,结果表明喷淋密度的影响较显著。

水平管降膜吸收局部传热传质特性的数值模拟

为分析滴状和柱状流型下纯水蒸气水平管外降膜吸收过程的局部传热传质特性,建立非稳态数值模型考虑吸收过程中降膜区和管间区内液相的实际流动特征及气液两相的传质,同时对多管排区域采用实际边界条件,且考虑气液两相的传热过程。溶液的液膜Reynolds数范围为11~38。结果表明,与文献实验对比,相同流量下溶液出口浓度和温度的平均相对误差在2%以内;滴状和柱状流型下,降膜区溶液的平均浓度和温度均迅速下降,管间区先上升后下降,降膜区溶液的局部吸收速率分别约为管间区的10倍和7倍;柱状流型下降膜区的吸收速率明显小于滴状流型,管间区相差很小;吸收达到稳定后,滴状流型下溶液的平均浓度和温度变化均大于柱状流型,四排管降膜区溶液的浓度变化量依次增大,温度变化量依次减小。

不同管径水平管外LiBr溶液降膜流动与传热特性的数值模拟

溴化锂(LiBr)吸收式制冷系统是一种可以使用低品位热能驱动且不对臭氧层产生破坏的环保节能型制冷系统。吸收器性能的提高对提升整个溴冷机制冷性能系数有着重要意义。目前横管外重力降膜吸收是多数吸收器所采用的吸收模式。该吸收过程是一个流动、传热与传质相互耦合的复杂过程,所以建立合适的模型进行理论分析比较困难。本文采用CFD软件对LiBr溶液不同管径横管外重力降膜吸收过程进行数值模拟,研究该过程的流动传热特性。研究结果表明:为了保证最佳的传热传质效果,大管径横管所需要的喷淋密度比小管径所需的喷淋密度大。相同喷淋密度下,大管径横管的换热量大于小管径横管的换热量。

横管外重力降膜过程流速分布的理论分析与数值模拟

在当前全球能源环境的严峻考验下,吸收式制冷技术作为一种即节能、又环保的技术被广泛地应用于我国的暖通空调领域中。无论从体积还是性能看,吸收器均是吸收式制冷系统里最重要的组成部件之一。重力降膜吸收是目前国内外较认可的吸收模式。因为降膜流动过程中,液膜有较高的传热系数,并且该过程容易实现等因素,故对重力降膜流动过程的研究很有必要。文章对横管外重力降膜过程建立了物理及数学模型,并对该过程进行一定简化,通过改变模型中吸收剂溶液的质量流量、管壁环向角角度θ等物理量得到不同条件下横管外重力降膜过程中液膜流速分布规律,并通过VOF模型对重力降膜流动过程进行数值模拟,得到液膜厚度区域内的速度场分布。最后将理论分析与数值模拟研究结果进行对比分析,以验证计算的正确性。

水平管外重力降膜吸收过程传热特性数值模拟

本文采用CFD软件对溴冷机Li Br溶液水平管外重力降膜吸收过程进行数值模拟,研究该过程的传热特性,分析不同条件下液膜厚度,温度及换热量的分布规律。研究结果表明:吸收器中溴化锂溶液喷淋密度的选取应适当,喷淋密度过小或过大,都会影响传热传质效果。

乙醇胺水溶液降膜吸收CO_2的数值研究

针对MEA(乙醇胺溶液)降膜吸收CO_2的过程中存在的传热传质问题,本研究建立了不同浓度MEA溶液降膜吸收CO_2的二维数学模型,得到了液膜内部温度场与浓度场分布,以及液膜内热通量、质量通量和CO_2吸收速率沿液膜下降方向的变化规律。结果表明:界面处温度在入口处迅速上升,随后呈指数规律下降;相界面处的热通量、质量通量、液膜流膜下降方向上CO_2吸收速率在入口处直线下降,随后小幅变化,说明吸收作用主要发生在入口段附近。在液膜中间位置处,热通量和质量通量的变化趋势在入口段附近差异很大,这可能是由反应放出的热量一部分被液体吸收所致。

降膜吸收在摇摆条件下的数值建模和性能分析

根据摇摆状态下竖直管内降膜吸收过程的特点建立数值模型.通过数值模拟,得到不同摇摆周期和摇摆幅度条件下的液膜速度、温度和浓度分布,以及液膜热量和质量通量的变化规律.结果表明,摇摆改变了液膜在吸收器内的停留时间及液膜内的速度分布,与静止状态相比,大周期的摇摆对降膜吸收过程有利,而小周期的摇摆对降膜吸收过程不利.