溴化锂吸收式制冷系统以对环境无害的溴化锂水溶液为工质,并且能够充分利用工业生产中的大量余热、废热及太阳能等,在保护环境和节约能源方面具有一定的优势,因此引起了人们广泛的重视。然而,溴化锂吸收式制冷系统性能系数较低,如何提高其性能系数一直是相关研究者们的难题之一。溶液热交换器作为溴化锂吸收式制冷循环中的重要组成部分,能够使得发生器和吸收器出口溶液进行换热,达到回收热能、降低发生器和吸收器热负荷的作用。但传统溶液热交换器中只存在热量的传递,并无质量传递现象的发生。有研究认为,将膜蒸馏技术运用于溶液热交换器中,能够使得热量和水蒸气分子同时从发生器出口溴化锂浓溶液传递到吸收器出口溴化锂稀溶液,因此进入发生器的溶液不仅温度升高,溴化锂质量分数也有所降低,进入吸收器的溶液不仅温度降低,溴化锂质量分数也有所升高,发生器和吸收器热负荷进一步降低,能够有效提高系统性能系数。因此将膜蒸馏技术运用于溴化锂吸收式制冷系统的溶液热交换器中被认为是一个值得研究的课题。目前虽已得出膜热交换器能够降低热源利用温度,提高系统性能系数的结论,但有关其两侧溶液温度和浓度等参数在流动过程中沿单根膜管管长的变化规律、不同工况及膜结构等对热质传递过程和系统性能系数的影响却少有人研究。因此本文在深入分析膜热交换器内热量和质量传递过程的基础上,建立了热质传递数学模型,对膜热交换器及整个吸收式制冷系统进行了深入的研究。主要工作内容和结论如下:(1)介绍了膜蒸馏的应用、分类、所用膜种类及膜组件形式等,阐述了膜热交换器的原理,着重解释了膜蒸馏过程中的温度极化和浓度极化现象及其对膜热交换器热质传递过程的影响机理。(2)详细分析了膜热交换器内热质传递过程的耦合作用机理,考虑温度极化现象对膜蒸馏过程的影响,将膜管分成若干个等长的微元段,分别建立了顺流和逆流布置的膜热交换器内热质传递数学模型,得到出口溶液温度、质量分数和质量流量的相关控制方程组,采用MATLAB软件编写程序,并结合目前已有文献中的相关实验参数及结果对模型进行了准确性验证。(3)阐述带有膜热交换器的溴化锂吸收式制冷系统热力计算方法,并指出该系统与传统溴化锂吸收式制冷系统热力计算的差异和原因,在一定的已知条件下对系统各设计参数进行选定,通过热平衡原理计算各设备的热负荷、系统循环倍率及性能系数。(4)求解膜热交换器内的热质传递数学模型,分别得到顺流和逆流布置下膜两侧主体溶液温度和膜处温度、膜两侧溴化锂溶液浓度、传热推动力损耗程度以及膜通量和跨膜传热量等参数沿单根膜管管长的分布规律。模拟结果表明:逆流布置时膜两侧换热量较为均匀,换热效果更为充分,并且水蒸气分子始终从浓溶液侧向稀溶液侧传递,传质量较大,较顺流布置而言,进入吸收器的溶液温度更低、质量分数更高,进入发生器的溶液温度更高、质量分数更低,能够降低发生器和吸收器热负荷,有效提高溴化锂吸收式制冷系统的性能系数。(5)将逆流布置的膜热交换器运用于溴化锂吸收式制冷系统中,分别研究不同热源温度、冷却水进口温度、冷媒水进口温度以及所用膜的平均孔径和孔隙率等对膜热交换器热质传递过程、对各设备热负荷以及对整个溴化锂吸收式制冷系统性能系数的影响。模拟结果表明:在其他各参数不变的情况下,热源温度的升高和冷却水进口温度的降低,使得膜通量和跨膜传热量增大,发生器和吸收器热负荷降低,系统性能系数提高,而冷媒水进口温度对膜通量和跨膜传热量的影响很小。此外,膜的平均孔径和孔隙率增大,有利于溴化锂吸收式制冷系统性能系数的提高。