基于红外热像的喷雾吸收特性及其可视化试验研究

　　引言

　　在吸收式制冷系统中，吸收器作为传热传质的重要部件，长期以来主要采用降膜式吸收器，吸收溶液喷淋在换热管外形成降膜并吸收气态制冷剂，换热管内则通冷却水并由其带走吸收过程中产生的热量。由于降膜式吸收器存在着传热与传质偶合的问题，很难同时对传热与传质过程进行强化，导致其换热面积约占机组总换热面积的40%[1]，不利于缩小机组体积。

　　为解决这一问题，一种将传热与传质过程分离并进行分别强化的绝热喷雾式吸收器由部分研究者提出并对其在吸收式制冷系统中的性能进行了理论或试验研究[1-5]，获得了一些有益的经验。但在已有文献中，对采用H₂O为制冷剂的绝热吸收器(包含绝热喷雾型与绝热填料型两种主要类型)的传热传质理论与试验研究较多，而对采用NH3为制冷剂的绝热喷雾吸收器的研究则很少，主要是西班牙的M. Venegas等对此进行了理论研究[3,4]，对其开展试验研究尤其是对其吸收过程中温度场特点的试验研究还较为欠缺。

　　本文主要对采用NH3为制冷剂、应用于扩散吸收式制冷装置中的喷雾吸收器进行试验研究，利用红外热像仪对喷雾吸收器外表面温度场信息进行采集与分析，研究其吸收过程温度场的可视化及吸收特性。

　　1 红外热像仪的测温原理

　　红外热像测温技术就是通过红外探测器接收被测物体的红外辐射，再由信号处理系统转变为目标的视频热图像的一种技术。它将物体的热分布转变为可视图像，并在监视器上以灰度或伪彩显示出来，从而得到被测物体的温度分布场信息。

　　自然界中，一切高于绝对零度温度的物体都在以电磁波的形式向外辐射能量，其中包括0.76～1000µm的红外光。红外光具有较高的温度效应，这使其成为红外热像测温技术的基础。红外测温作为非接触式测温的主要方式，因其能够测量温度很高、有辐射性的、高纯度的物体，而且可以测量导热性差、小热容量、微小目标、运动物体等优点，已被广泛用于军事、准军事和民用等领域。

　　红外热像仪是靠测量接收到的来自物体表面的红外辐射强度来确定其温度的。物体反射背景和自身发射的红外辐射经过大气吸收后和路径中大气发射的红外辐射叠加，被热像仪接收，即可根据接收到的能量强度得出辐射温度(亮度温度)Tr，然后反演出实际温度T0。其测温原理可表示为[6]：

　　式中：T0为被测表面真实温度;Tr为热像仪指示的辐射温度，当被测表面为黑体，大气透射率τ=1时，热像仪指示的辐射温度就等于物体的真实温度T0，τ≠1时，热像仪指示的辐射温度就不等于物体的真实温度T0;Tu为环境温度(辐射背景温度);Ta为大气温度;ε、α分别为物体红外波段发射率、反射率;εa为大气的红外发射率;n为与热像仪有关的系数，工作波段8～14µm的热像仪可取为4.09。