垂直管内溴化锂溶液鼓泡吸收热质传递特性的模拟研究

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鼓泡吸收方式因具有高效的吸收性能,在制冷空调和余热回收领域占有重要的地位。当吸收器采用溴化锂-水作为吸收工质时,需在真空环境下工作,这一要求限制了溴化锂鼓泡吸收技术的发展。本文基于增压技术,以溴化锂-水为工质对,建立了溴化锂溶液鼓泡吸收单气泡热质传递模型,并搭建了相应的实验台,对溴化锂鼓泡吸收过程气泡的形态和大小以及气液两相间的热质传递特性进行了数值模拟和初步实验研究,以期为后续溴化锂鼓泡吸收器的设计提供理论参考,同时对吸收式热泵系统性能的完善和吸收机组小型化也具有一定指导意义。主要内容如下:(1)通过对溴化锂溶液鼓泡吸收和降膜吸收的热质传递系数进行理论计算,对比分析了两种吸收方式的热质传递效果。结果表明,鼓泡吸收的热质传递效果远高于降膜吸收的热质传递效果。(2)建立了溴化锂溶液鼓泡吸收单气泡热质传递模型,通过COMSOL数值模拟溴化锂溶液鼓泡吸收过程,研究了喷嘴口径、溶液浓度和气泡速度对溴化锂溶液鼓泡吸收热质传递特性的影响和变化规律;搭建垂直管内溴化锂溶液鼓泡吸收热质传递特性实验装置,验证了负压下鼓泡的可行性,并通过可视化和不可视实验对负压下气泡的形态、大小和溴化锂溶液鼓泡吸收过程中的热质传递特性进行了初步研究。(3)通过数值模拟,得出单气泡吸收过程中速度场、浓度场、温度场的瞬态变化情况,以及稳态条件下不同工况的溴化锂溶液鼓泡吸收局部热质传递特性。结果表明,在喷嘴口径为2~6mm,溶液浓度为50%~60%,气泡速度为0.1~0.5m/s时,喷嘴口径和气泡速度越大,溶液浓度越小,热质传递效果越好。
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