LiBr喷雾吸收器的传热传质分离研究
1 前言
在溴化锂吸收式制冷系统中吸收器是一个至关重要的部件,承担着传热和传质两方面的作用。传统的吸收器多是以降膜吸收为主[1],如图1所示,溶液从管束顶部喷淋,管内为冷却水,管外为向下流动的溴化锂LiBr水溶液液膜,通过降膜达到吸收的目的,其热负荷通过冷却水排除。其吸收过程包括了传热和传质两个同时进行的过程,而实现吸收是过程的目的,传热只是保证吸收过程完善的必要手段。研究表明吸收器的换热面积占机组总换热面积的40%左右,如何减少其必要的传热面积成为我们研究的重点之一。通过本文研究的传热传质分离可以达到减少传热面积,提高传热系数和传质效率的目的。
而且这种吸收器的稳定性能非常突出,可以在摇晃的条件下正常工作,因此在像船舶这样的交通工具上应用很有前途。船舶动力能够提供大量废热,是吸收式制冷机很有利的热源,但是目前普遍采用的降膜吸收器并不适合晃动的工作条件,因为在摇晃下容易引起冷剂水污染等问题,而现在大量采用电压缩蒸汽式制冷,不能充分利用其废热资源。因此本文研究的喷雾吸收器可以改变这种局面,使吸收式制冷具有更广泛的应用空间。
2 喷雾吸收器
2.1 结构原理
如图2所示,此种吸收器在结构上与传统降膜吸收器所不同的是在吸收器之前增加了预冷器(风冷或水冷),吸收器中增加喷嘴实现喷雾循环。吸收器中的传热和传质分为两个独立步骤来进行。来自发生器的浓溶液和来自吸收器的稀溶液混合被预冷器冷却为过冷状态,然后进入吸收器,由喷嘴喷雾绝热吸收来自蒸发器的冷剂蒸汽,最终达到饱和状态,后汇集于吸收器底部,经溶液泵加压分两路,一路经换热器到达发生器,一路与来自换热器的溶液混合到达预冷器冷却。因此吸收过程的放热就通过预冷器而排除,在喷雾吸收器中只进行绝热喷雾吸收,将传热和传质过程分开进行,使两者同时得到强化成为可能。
2.2 传热的强化
相比而言,普通降膜吸收器的换热系数为0.5~215 kW/m2K,而预冷过程中,强制液体对流换热系数超过3~10 kW/m2K,因此预冷器所需要的换热面积会比降膜吸收器中的冷却管面积小的多。而且在给定的吸收器容积中,分散喷雾在理论上可以实现10倍于降膜式的溶液表面积[2],有利于传质的进行。在制冷量同为3500kW, 冷却水进口温度32e,温差8e,冷水7/12e,其他条件均相同的条件下,经过计算得到普通降膜式吸收器所需要的传热面积为315 m2,而喷雾吸收循环中水冷预冷器的传热面积为87 m2。两者相比较预冷器的传热面积只占传统吸收器传热面积的2716%,因此大大减小了传热面积,为机组的小型化提供了很好的理论基础。随着制冷量的增加和冷却水温度的降低,传热面积减小的更加明显。
相关文章
- 2022-06-06凿岩台车定向定位自动控制系统
- 2022-04-22多单片机直流电源控制板设计
- 2024-03-21一种新型多点测温系统的设计
- 2022-07-14新一代ASSP优化手持设备中的电源管理
- 2022-07-19一种基于NiosⅡ的可重构DSP系统设计
请自觉遵守互联网相关的政策法规,严禁发布色情、暴力、反动的言论。