界面湍流下溴化锂水溶液膜流吸收强化的研究

    符号说明:

    wC—溶液质量分数,%

    ΔwC—溶液进出口质量分数差,%

    SF—传热(传质)面积,m²

    h—比焓,J/kg

    K—传热系数,W/(m²·°C)

    KD—传质系数,m/s

    L—降膜长度,m

    qm—蒸汽质量流量,kg/s

    p—吸收压力,kPa

    Q—热量,J

    t—温度,°C

    Δt—溶液进出口温差,°C

    qv—体积流量,m3/s

    w—平板宽,m

    α—换热系数,W/(m²·°C)

    δ—厚度,m

    Γ—流量线密度,kg/(m·s)

    λ—导热系数,W/(m·°C)

    ρ—密度,kg/m³

    ξ—活性介质质量浓度,10^-6

    µ—动力粘度,kg/(m·s)

    下标

    b—板

    i—进口

    m—对数平均

    o—出口

    s—溶液

    v—蒸汽

    w—冷却水

　　在溴化锂吸收式制冷机及热泵中,决定系统性能的主要部件是吸收器,目前普遍采用的吸收器为降膜式吸收器.在吸收器内,制冷剂水蒸气在溴化锂水溶液降膜表面处被吸收,由蒸汽相进入液相,同时在表面处放出吸收热,使得降膜表面处溶液的浓度、温度发生变化.因此,改善吸收器的性能主要就是增强蒸汽吸收的这一传热传质过程,提高吸收器的吸收效率.经验表明,在溴化锂水溶液中添加表面活性介质可以强化吸收的传热传质过程.在溴化锂溶液中加入2-乙基己醇,可使降膜吸收器传热系数增大1倍左右,吸收率提高近30%～40%[1].但是,工程应用中对于活性介质的使用完全是凭经验而定,其强化吸收的机理没有确定的解释,一般认为,在机组中加入0.05 %～0.1%质量浓度的活性介质就能起到提高性能的作用[2].这些认识主要是从吸收器的整体性能上来对其进行评价的,并没有从吸收器内部的降膜吸收过程来进行分析.

    表面活性介质的作用主要是通过吸收过程中溶液表面附近形成表面湍流,改变液膜流动形态,增强吸收来实现的.Consenza等[3]对水平管组进行了溴化锂溶液降膜吸收试验,实验表明,表面活性介质可强化吸收30%～40%.在添加了表面活性介质的溴化锂溶液进行吸收时,观察到沿着水平管束方向有纵向扰动出现.Eiji等[4]实验研究了异辛醇(2-ethyl-1-hexanol)对平板降膜吸收的影响,实验中采用倾斜平板式吸收器,其结果表明,溶液质量百分比为57.3%的溴化锂溶液中分别加入60×10^-6和100×10^-6质量浓度的活性介质后,吸收强化了4～5倍,两种情况下的吸收强化效果相差不大,活性介质使吸收率得到显著的加强,实验观察到加有活性介质的溶液流动呈沟流状.在以上的研究中,经常观察到加入活性介质后,在吸收过程中液膜表面出现对流流动,引起吸收传热传质增强.