一种氨水水平降膜吸收传热模型

　　吸收式制冷系统的吸收器是直接影响系统效率的换热器，对其进行强化传热传质的研究已成为吸收式制冷研究的热点之一^[1]。降膜吸收是一个复杂多变的传热传质过程，针对水平光管的水平降膜吸收的传热传质系数是随膜厚和流速的变化而变化的，而后者又是随着圆周角的变化而改变。目前对降膜吸收特性研究的方法主要有实验法^[2-15]和数值模拟^[16-27]：

　　实验法主要是建立降膜吸收的实验台，然后通过分析实测数据来描述降膜吸收的特性，文献^[2-15]主要通过改变溶液进出口温度、浓度、流量以及冷却水进出口温度、流量的同时，通过改变各种加强换热管的几何外形，通过实测数据描述出降膜吸收过程的特性，例如文献^[15]通过大量的实验数据最终确定了传热系数关联式：

　　但是，通过实验法来描述降膜吸收过程，首先也要有相对准确的理论模型，这样才能有的放矢的进行实验数据的采集、整理工作。

　　文献^[16-27]主要集中在溴化锂吸收式制冷系统的分析，基于Navier-Stokes方程，根据假设：建立了连续性方程、动量方程、能量方程等，运用各种算法求解出流体的速度场、温度场等降膜吸收过程的特性，以徐士鸣^[16]等提出的传质数学模型，以及牛晓峰[21]提出的新的传质模型，很好的描述了降膜吸收的传质过程。

　　这里主要是在前人研究的基础上，基于水平降膜流动为变速圆周运动的假设，建立了一种新的一维氨水水平降膜吸收传热模型，根据氨水热物性并对边界 条件进行合理的简化，利用具有高效率和恒稳定性的Grank-Nicholson方法对所建立的数学模型进行离散化处理得到氨水降膜吸收特性的速度场及温 度场等，并且分析了膜厚、流速等参数对传热系数的影响，通过实验验证了所建模型能够较为精确的描述了氨水水平降膜吸收的传热特性，且模型简单便于求解。

　　1 数学模型

　　氨水降膜吸收单管吸收过程模型如图1所示。取传热管外切方向为x轴方向，半径方向为y轴方向，则管壁上任意点的半径方向与垂直方向的夹角为θ，由于氨液在光管外的流动具有对称性，故只取模型的一半研究即可。如图(1)所示：

　　首先，文献[28]对氨水的降膜吸收过程做出假设得到一类传统的数学模型。

　　此类数学模型并不能非常准确的描述水平光管降膜吸收过程，没有考虑到流速将会影响到液膜的形成好坏，而液膜沿圆周的润湿度直接影响传热系数的高低，文献^[16-28]普遍采用图2(a)中x轴、y轴组成的坐标系，在数值模拟过程中：在x,y坐标系中对液膜划分网格以求解出沿x向速度u、沿y向速度v。由此可见，想要准确的描述降膜吸收过程，需要对传统的二维模型进行修正。