摇摆状态下TFE/NMP降膜吸收试验研究

    0　引　言

    近年来,近海鱼类资源的匮乏和捕鱼区域的限制,以及人们对水产品种类及品质要求的日渐增高,使得渔船制冷备受关注[1～3].然而,目前大多数渔船配备的压缩式制冷系统均以电能为驱动力,直接消耗发动机有用功,且制冷剂一般为CFCs和HCFCs产品,易泄漏,有害环境,因此,研究和开发新型渔船制冷系统势在必行.

    具有新型工质对的TFE/NMP(2,2,2-trifluoroethanol,三氟乙醇/N-methyl-2-pyrrolidone,甲基吡咯烷酮)吸收式制冷系统恰能很好地解决当前渔船制冷所面临的棘手问题.首先,它可以船用发动机的排烟余热(有效温度200～300℃)为动力源,利于节能;其次,制冷工质对TFE/NMP不含氟里昂,环保性好;再次,系统工作压力低,制冷温度范围广(最低制冷温度可达- 27℃),完全能够满足渔船制冷温度要求.但若将其用于渔船制冷,系统势必要随船一起摇摆运动(横、纵摇等6个自由度运动).在摇摆附键部件吸收器内的降膜吸收情况必然要受到影响,进而最终影响其整机工作性能.目前,虽然已有大量关于NH₃/H₂O和H₂O/LiBr降膜吸收机理的研究报道[4～7],且针对TFE/NMP降膜吸收过程中热质传递方面的研究也有所进展[8、9],但均是以固定式吸收器为研究对象,有关运动状态下吸收器内传热传质规律方面的研究几乎无人涉及.为此,本文建立摇摆振动单管吸收试验台,模拟渔船摇摆条件下吸收器的降膜吸收过程,研究因摇摆和颠簸而导致的较固定情况更加复杂的降膜吸收过程中热质传递机理,为船用吸收制冷系统的设计和应用提供一定的理论基础和依据.

    1　试验装置、方法和条件

    1.1　试验装置

    摇摆振动单管吸收试验装置简图如图1所示.该试验台主要由信号发生系统、液压振动系统、吸收系统(AS)、蒸气发生系统(VG)、测量系统、取样和调节阀件及其他辅助设备等组成.其中,信号发生系统包括低频信号发生器和信号放大装置,用以生成所需的正弦(或余弦)信号,并将该信号传递给液压振动系统.液压振动系统接到动作指令(信号)后,将具有一定压力的工作油输送到振动柱塞的腔套内,通过油压的加载与卸载使柱塞往复运动,于是,振动平台(一侧与挺柱铰接,另两边通过角铁与振动支架上的沟槽搭接)及其上的所有部件也随之运动. AS主要由吸收管、布液器和套在吸收管外侧的冷却水管组成.VG能够生成TFE蒸气,是一钢制容器,其侧面装有视窗用于观察液位.测量系统主要包括测量温度用的热电偶(T1～T6)、测量系统压力的真空压力传感器(P)、测量溶液体积流量的转子流量计(SFM),及用于测量分析溶液溶质质量分数的气相色谱分析仪等.调节阀件由真空阀V0～V8组成;其他辅助装置包括可调电加热器(EH)、预冷电风扇(EF)、溶液泵(SP)、集液器(SCT)、真空泵(VP)、数字记录仪(HR)和变压器等.