【摘 要】
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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
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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。
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