竖直板翅通道降膜吸收的运行特性

    符 号

    Q—热流量,kW

    m—质量流量,mg/s

    h—焓,kJ/kg

    Cp—定压比热,kJ/kg•℃

    Ma—吸收率

    t—温度,℃

    ts—降膜溶液的平均温度,℃

    tp,s—降膜板壁溶液侧平均温度,℃

    c—溴化锂质量分数,%

    F—传热面积,m2

    P—吸收压力,kPa

    L—长度,m

    αD—传质系数,m/s

    αS—平均对流换热系数,kW/(m2•℃)

    ρ—密度,kg/m³

    ξ—吸收器热效率

    η—翅片效率

    Feq—按翅片效率Gf折合后的换热面积,m²

    下 标

    s—溶液

    c、v—冷却水、水蒸气

    f、p—翅片、板壁

    ave—平均值

    e—相平衡

    in、out—进、出口

    max、min—最大值、最小值

    1 引言

    降膜吸收器由于流动阻力小、吸收稳定已成为吸收式制冷机中吸收器设计的首选[1~3]。目前,市场应用的吸收式制冷机组的吸收器主要是管壳式降膜吸收器,由于单位体积的吸收效率低,吸收器的体积较大,使得整个机组的设备耗材多,投资大[4、5]。本文针对高效、紧凑的平直型降膜吸收器竖直通道内部的降膜过程进行了研究,在热量平衡、质量平衡的基础上对吸收过程的传热、传质进行了计算,并进行了相应的实验研究,从而为探索和研究高效、紧凑的降膜吸收器提供新的思路和尝试。

    2 模型分析

    溴化锂水溶液沿任意竖直板翅通道降膜吸收水蒸气过程参见图1。

    气液界面上,在水蒸气压力与溴化锂溶液水组分压力差的作用下,水蒸气被吸收进入液膜并向膜内部扩散。吸收过程释放出大量的吸收热使降膜溶液的界面温度升高,水组分压力增大,不利于吸收过程的进行,因此,吸收过程中板壁外用冷却水冷却。

    基于降膜布液及冷却的对称性,取区域A-B-C-D为对象,则吸收过程的热量平衡及质量平衡关系如下:

    溶液侧换热:

Qs=ms,inhs,in+mvhv-ms,ouths,out(1)

    冷却水侧换热:

   Qc=mcCp,c$tc=mcCp,c(tc,out-tc,in) (2)

    热平衡:

    溶液质量平衡:

ms,in+mv=ms,out(4)

    平均降膜吸收率[6]:

    因为 ms,incs,in=ms,outcs,out

    所以 

    吸收器热效率[7]:

    传质系数:

    式中Δcs,ave取对数平均浓度差,定义为降膜溶液进、出口平均浓度与对应于溶液进、出口平均温度的相平衡浓度的对数平均浓度差,即:

ce,in=f(ts,in,p)