机械振动强化吸收式制冷传热传质的实验研究

发布时间：2017-10-25 06:29

  本文关键词：机械振动强化吸收式制冷传热传质的实验研究

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【摘要】：溴化锂吸收式制冷机采用热能作为驱动力,能耗低,可以利用低品位热能,因此在余热回收领域有着明显的优势。以溴化锂溶液-水作为工质,无毒,无害,不可燃不爆炸,环保性能好,符合国家可持续发展的战略目标。但是,由于溴化锂吸收式制冷机的效率比较低,所以它的推广和应用受到了限制。要想提高吸收式制冷机的效率,关键在于提高其传热传质效果。但是由于吸收器内的传热和传质过程是相互影响、相互耦合的一个复杂的过程,所以传热传质的强化一直是国内外研究的热点课题。本文主要对机械振动强化吸收式制冷传热传质进行了实验研究。本文首先介绍了工程实践中强化吸收器传热传质的一般方法,然后分别介绍了国内外传热传质强化以及振动强化传热传质的研究现状,从而引出了振动强化吸收式制冷传热传质的概念。分析了单管降膜吸收的物理模型和数学模型,根据数学模型的微分方程式推导出了计算液膜厚度、传热系数以及传质系数的计算公式。之后,在静止状态下的降膜吸收数学模型的基础上,根据吸收器内换热管振动的物理模型建立了振动情况下的降膜吸收的数学模型,并且对振动情况下的液膜厚度、传热系数以及传质系数进行了理论计算,计算结果表明,频率越高,振幅越大,液膜越薄,传热系数和传质系数越大。介绍了实验台的具体情况,实验台主要包括一台热水型的溴化锂吸收式制冷机组,电动振动系统,恒温水循环系统,实验数据测量采集系统。然后实验研究了振动对吸收式制冷传热传质的强化作用。实验结果表明,在某个特定的振动工况下,振动不仅可以有效地强化吸收器内的传热传质过程,还可以强化冷凝器、蒸发器等换热器内的换热效果,从而提高机组的制冷量;振幅相同时,振动频率对强化效果的影响较大;频率相同时,振幅太大或太小,振动的强化效果都会下降;当振幅与液膜厚度比较接近时振动对机组性能的强化效果最好,而且当频率为20Hz或25Hz时,传热强化比、传质强化比以及制冷量提高比这三者的协同性比较好,说明在这样的振动工况下机组的运行状态最好,强化效果最佳;在本文的实验范围内,频率为20Hz~30Hz的频率段为强化效果最好的频率段,在这个频率段内,当振幅和液膜厚度比较接近时,传热的强化效果可以达到8%~20%,传质的强化效果可以达到10%~25%,制冷量可以提高12%~18%。在本文的实验过程中,由于热源的加热量保持不变,所以制冷量的提高比也即是性能系数COP的提高比。
【关键词】：吸收式制冷 机械振动 传热传质 强化效果
【学位授予单位】：天津商业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB611
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 前言9-13
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 吸收式制冷技术9-11
• 1.2.1 发展概述9-10
• 1.2.2 主要特点10-11
• 1.3 吸收式制冷技术主要的研究内容以及现有的问题11-12
• 1.3.1 主要研究方向11-12
• 1.3.2 面临的问题12
• 1.4 本课题的主要研究工作12-13
• 第二章 吸收器内传热传质强化的研究13-24
• 2.1 传热传质强化的方法和应用13-15
• 2.1.1 降膜吸收13-14
• 2.1.2 强化传热管的应用14-15
• 2.1.3 添加表面活性剂15
• 2.2 传热传质强化研究的综述15-16
• 2.3 振动应用于吸收式制冷传热传质的强化16-23
• 2.3.1 振动强化传热研究现状16-22
• 2.3.2 振动强化吸收式制冷传热传质的提出22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第三章 振动情况下溴化锂溶液降膜吸收的理论模型24-35
• 3.1 理论基础24
• 3.2 静止状态下吸收器内降膜吸收的模型研究24-30
• 3.2.1 单管吸收物理模型24-25
• 3.2.2 单管吸收数学模型25-26
• 3.2.3 降膜吸收过程中膜厚的计算26-27
• 3.2.4 降膜吸收过程中传热计算27-28
• 3.2.5 降膜吸收过程中传质的计算28-30
• 3.3 振动情况下吸收器内降膜吸收过程的模型研究30-34
• 3.3.1 换热管振动模型30-31
• 3.3.2 振动情况下降膜吸收的数学模型31-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第四章 机械振动强化吸收式制冷传热传质实验台介绍35-47
• 4.1 溴化锂吸收式制冷机组35-36
• 4.2 电动振动系统36-40
• 4.2.1 振动台36-37
• 4.2.2 功率放大器37-38
• 4.2.3 振动信号控制仪38
• 4.2.4 其他辅助设备38-40
• 4.3 恒温水循环系统40-42
• 4.4 实验数据测量采集系统42-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 机械振动强化吸收式制冷传热传质实验研究47-69
• 5.1 实验方法48
• 5.2 实验数据的处理48-51
• 5.3 实验结果分析51-68
• 5.3.1 溶液流量对机组性能的影响51-53
• 5.3.2 添加表面活性剂时振动对机组性能的影响53-58
• 5.3.3 没有添加表面活性剂时振动对机组性能的影响58-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 总结69-70
• 6.2 展望70-71
• 参考文献71-76
• 发表论文及参加科研情况说明76-77
• 致谢77-78

【参考文献】

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本文编号：1092488