吸收式制冷系统管表面包敷金属丝网的降膜蒸发/吸收传热传质强化机理研究

针对可使用低品位热能驱动的户用型无泵吸收式制冷空调系统，设计了金属丝网包敷管表面的降膜吸收和降膜蒸发结构，以强化降膜表面在蒸发或吸收时的传热传质性能。本项目采用数值计算与实验研究相结合的方法，主要研究不同包敷结构尺寸（包敷管表面的金属丝网网格目数、网丝直径及包敷度）对传热传质性能的影响，确定最佳的包敷丝网的结构尺寸；阐明该吸收式制冷系统蒸发器和吸收器中换热管表面包敷金属丝网的降膜蒸发和降膜吸收时传热传质性能的强化机理；并研究具有该降膜表面的管束排列对传热传质性能的影响，确定最佳的管束排列结构；对管外降膜的流动和传热传质过程进行数值模拟，从微观局部范围内揭示降膜规律，与宏观降膜蒸发和吸收的实验结果相结合，更加全面的阐明吸收式制冷系统蒸发和吸收机理；在此基础上对影响该制冷系统蒸发和吸收性能的各控制参数进行优化，以提高整个系统的制冷量和COP值，为设计低品位热能驱动的户用型制冷空调系统提供依据。

针对可使用低品位热能驱动的户用型无泵吸收式制冷空调系统，设计了一种具有新型传热传质降膜表面的高效降膜吸收和降膜蒸发结构，采用金属丝网包敷管表面，以强化降膜表面在蒸发或吸收时的传热传质性能。本项目采用数值计算与实验研究相结合的方法，主要研究不同包敷结构尺寸（包敷管表面的金属丝网网格目数、网丝直径及包敷度）对传热传质性能的影响，对不同丝网网格目数、丝网直径以及丝网对管外表面的包敷度的情况对管表面进行网格划分，在相同的流动情况和运行工况下进行数值模拟，确定出最佳的管敷金属丝网的结构尺寸。基于传热管四方面条件考虑（(1) 滴下的液体应沿管轴和管周两个方向良好地扩散；(2)传热管的外表面不得有干处；(3) 传热管外面的传热面积要大；(4)液体应能从传热管外表面良好地排出），本项目从网格表面降膜持液率、持液时间以及汽化核心的产生三方面具体对这种换热管表面包敷金属丝网的降膜蒸发和降膜吸收时传热传质性能的强化机理进行了分析。并研究具有该降膜表面的管束排列对传热传质性能的影响，确定最佳的叉排管束排列结构。对溴化锂溶液管外降膜吸收过程数值模拟，分析降膜膜厚和流速的分布情况和降膜内溶液浓度和温度的分布情况，对吸收压力、溶液进口浓度、溶液进口温度和溶液流量变化时对吸收性能的影响进行分析，并以空调系统节能降耗为目的，确定系统最佳性能工况点。与宏观降膜蒸发和吸收的实验结果相结合，更加全面的阐明吸收式制冷系统蒸发和吸收机理；在此基础上对影响该制冷系统蒸发和吸收性能的各控制参数进行优化，在溴化锂吸收式制冷机设计和运行时可以通过降低冷却水进口温度，增大冷却水流量来改善吸收效果和冷凝效果，但冷凝器的冷却量也存在一个平衡范围，应使其既满足冷剂水流量的需要，又满足系统压差的要求；提高溴化锂溶液的浓度可以降低溴化锂溶液平衡蒸汽分压，从而提高传质推动力以增加吸收量，使吸收效果明显增强。故在保证结晶裕度的前提下，可适当提高吸收器进口的溶液浓度，进而提高吸收器的吸收性能以提高整个系统的制冷量和COP值，为设计低品位热能驱动的户用型制冷空调系统提供依据。发表SCI收录期刊论文1篇、 EI收录期刊论文1篇(待检索)、国内核心期刊论文2篇、国际会议论文1篇、申请并授权实用新型专利2项、获西安市第十五届自然科学优秀学术论文二等奖、培养硕士生13名(其中4名已毕业获得硕士学位)。

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