一种新型液—气引射式吸收器实验研究及数值模拟

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 5次 | 上传用户:marine_ogz
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当今世界能源紧缺、环境污染日趋严重,节能及保护环境已经成为人们越来越关心的问题。溴化锂吸收式制冷机可以以低品位热源为驱动热源,具有节能和冷剂环保两大显著特点,在近年来得到广泛的重视。在吸收式制冷系统中,吸收器的性能决定系统性能、制冷机的体积和成本,是溴化锂吸收式制冷机的主要部件。提高吸收速率一直被认为是提高系统效率和减少交换面积的关键。本文开展—种新型的吸收器——液-气引射式吸收器特性的研究,用液-气式引射器和换热器来代替传统的降膜吸收器。将降膜吸收器中的传热传质耦合过程在形式上分阶段进行,以利于对传质和传热过程分别进行强化,采用液-气式引射器以期增大传质驱动力,从而增强传质过程。本文主要研究内容包括:采用schnerr-sauer空化模型对喷嘴内的空化现象开展了数值模拟研究。研究的影响因素包括射流参数和几何参数等。研究结果表明,采用缩放喷嘴时,增大进口压力有利于空化,有助于提高流体速度,增加出口流量;而喷嘴出口压力仅对喷嘴出口处的空化现象有一定的抑制作用;几何参数方面,喉部直管段长度增加对喷嘴内溶液流动有一定的阻碍作用,所以出口流量减小;扩张角的增大有利于溶液从扩张段壁面脱离,有助于增强空化效应。采用收缩喷嘴时,收缩喷嘴内的空化现象明显小于缩放喷嘴。出口直管段长度对收缩喷嘴内部空化现象影响较大,随着直管段的增加,喷嘴内的气体体积分数先升高而后降低。利用高速摄像技术研究溶液自喷嘴喷出后的流型特性。结果表明,溴化锂水溶液在缩放喷嘴喉部处易发生空化现象,对溴化锂水溶液自缩放喷嘴喷出后的流型影响较大。采用喉部直径较小的缩放喷嘴时,空化现象强度大,使得溴化锂水溶液表面扰动大,且周围有较多液滴生成。实验研究结构与非结构因素对液-气式引射器特性的影响。实验结果表明,采用喉部直径较小的缩放喷嘴、喉部直径较大的扩压器及直径较大的吸入室时吸收率升高。与收缩喷嘴相比,缩放喷嘴可以有效地强化液-气式引射器内的吸收过程。吸收率随着溴化锂水溶液流量和蒸发温度的升高而升高,随着溴化锂水溶液进口温度及背压的升高而降低。运用欧拉模型对采用收缩喷嘴的液-气式引射器进行模拟研究。模拟结果与实验结果吻合良好。由于溶液射流表面没有扰动,不利于吸收水蒸汽。提高溶液流量以及传质推动力均可提高引射器性能。
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