氨水吸收式制冷系统及关键设备的研究综述(2)

实验结果表明， 当溶液浓度和冷却水流速不变条件下， 粗糙管和光滑管降膜对水蒸汽的吸收速率均随降膜溶液流量增加而增大，并且粗糙度较大的管吸收速率更高。 这是因为微尺度粗糙管相比光滑管能为降膜溶液提供更好的润湿性能，使得溶液能更好地在降膜管表面均匀覆盖，增大传热传质面积。 所以实验结果显示粗糙管相比光滑管吸收速率最高能提高到 2 倍。大连理工大学的王群昌和马学虎等人对表面状况对吸收的影响开展研究， 利用特种表面涂层材料对实验管壁进行改性，使液膜形成沟流，实现液膜的内， 引 起界面处的速度为负值。

马学虎课题组对不同表面降膜流动研究的比较全面透彻，但是实验工质是水，没有考虑采用和工业应用更密切的溴化锂水溶液或氨水溶液，对氨水吸收式制冷系统的研究没有太大实际意义。北京化工大学郑丹星、许峰和田涛等人认为，由于降膜的不稳定性，使得液膜表面产生波动，研究表明， 波动会加强降膜吸收过程的传热传质。对于热传递来说， 一致认为波动使流体动量不稳定性增加，较慢的传热边界层被打破，降膜溶液对流混合作用加强， 从而导致传热系数增加。 在立管降膜式热交换器中，为使沿传热管壁形成液膜，就需要大于某一临界的流量。 在降膜流动的驱动力方面得到下面研究成果： 在降膜流动过程中，液体流动的推动力是重力沿壁面的切向分力， 阻力是粘滞力和蒸汽对液膜的剪应力， 而粘滞力和剪应力相对与重力来说，其变化可忽略，故重力沿壁面切向分力的变化成了引起液膜厚度和液膜流速变化的主要因素， 进而引 起蒸发侧传热膜系数的变化［15］。4结论通过前面对氨水吸收式制冷整机方面的最新研发成果及设备的运行情况的讨论， 结合制冷系·05·制冷技术Ｒefrigeration第 6 期统及关键设备吸收器传热传质近年来已经取得的研究成果，得到如下结论：（ 1） 氨水吸收式制冷作为一种绿色环保、 节能减排的制冷技术， 在强调可持续发展的当今社会，必然将更快的发展，高校应当与科研单位联合攻关，提高氨水吸收式制冷系统的经济效率和运行可靠性。

特别加大对关键设备如吸收器和发生器的理论研究，提高传热传质效率。（ 2） 当前氨水吸收式制冷系统存在的问题是制冷效率较低、占地面积大，应当对制冷系统优化设计，提高吸收器的吸收性能，使传热传质设备更加紧凑小型化。（ 3） 影响吸收器性能关键是气液传热传质效率。 采用传热性能更好的强化管作为降膜管， 如横纹管和波纹管。 分析影响氨气吸收速率的主要因素，提出具体可行性途径和措施。（ 4） 气液界面 Marangoni 效应和流体形态对传质有很大的影响， 当前在流动形态可视化方面还不够，这一环节在将来的研究中需要加强。参考文献［1］ Sangsoo Lee， Lalit Kumar Bohra， Srinivas Garimella， etal． Measurement of absorption rates in horizontal － tubefalling － film ammonia － water absorbers［J］ ． Interna-tional Journal of Ｒefrigeration， 2012，35：613 － 632．［2］ Yong Tae Kang，Atsushi Akisawa，Takao Kashiwagi． Ex-perimental correlation of combined heat and mass trans-fer for NH3－ H2O falling film absorption［J］ ． Interna-tional Journal of Ｒefrigeration， 1999，22：250 － 262．［3］ Kim D S， C A Infante Ferreira． Effectiveness of non －volatile falling film absorbers with solution and coolant incounter － flow［J］ ． International Journal of Ｒefrigera-tion， 2010，33：79 － 87．［4］ Kyongmin Kwon，Siyoung Jeong． Effect of vapor flow onthe falling － film heat and mass transfer of the ammonia/water absorber［J］ ． International Journal of Ｒefrigera-tion， 2004，27：955 － 964．［5］ Nitin Goel， D Yogi Goswami． Analysis of a counter －current vapor flow absorber［J］ ． International Journal ofheat and mass transfer， 2005，48：1283 － 1292．［6］ Jesse D Killion， Srinivas Garimella． A critical review ofmodels of coupled heat and mass transfer in falling － filmabsorption［J］ ． International Journal of Ｒefrigeration，2001，24：755 － 797．［7］ 杜顺祥． 磁场强化氨水吸收模型及实验的初步研究［D］ ． 南京： 东南大学， 2006．［8］ 牛晓峰，杜凯，胡智慧，等． 磁场影响氨水吸收的实验研究［J］ ． 工程热物理学报， 2008，29（ 6） ：919 － 922．［9］ Niu Xiaofeng， Du Kai， Xiao Fu． Experimental study onammonia － water falling film absorption in external mag-netic fields［J］ ． International Journal of Ｒefrigeration，2010，33（ 4） ：686 － 694．［10］ 徐士鸣，袁一． 氨水吸收式制冷循环的分析与改进［J］ ． 大连理工大学学报， 1996，36（ 4） ：445 － 450．［11］ 刘艳丽，徐士鸣， 张利嵩． 垂直管内 TFE/NMP 降膜吸收热质传递数值模拟［J］ ． 流体机械， 2002， 30（ 1） ：57 － 61．［12］ Chan Woo Park，Sung Soo Kim，Hyun Churl Cho，et al．Experimental correlation of falling film absorption heattransfer on micro － scale hatched tubes［J］ ． Internation-al Journal of Ｒefrigeration， 2003， 26（ 3） ：758 －763．［13］ 王群昌，马学虎， 陈嘉宾， 等． 壁面涂层构型对垂直降膜流动特性的影响［J］ ． 工程热物理学报， 2007，28（ 增刊 2） ：37 － 40．［14］ 马学虎，薄守石， 兰忠， 等． 降液膜波动的影响因素分析［J］ ． 高校化学工程学报， 2010，24（ 1） ：10 －15．［15］ 许峰，郑丹星，田涛． GAX 循环中垂直管内降膜吸收的数值模拟［J］ ． 北京化工大学学报， 2008，35（ 4） ：1 －5．（ 上接 46 页）two － phase flow pattern，void fraction and pressure dropin a microchannel［J］ ． International Journal of Multi-phase Flow， 2002，28：1411 － 1435．［4］ Waelchli S，Ｒudolf von Ｒohr P． Two － phase flow char-acteristics in gas － liquid microreactors［J］ ． Internation-al Journal of Multiphase Flow， 2006，32：791 － 806．［5］ Gavriilidis A，Shao N， Angeli P． Flow regimes for adia-batic gas － liquid flow in microchannels［J］ ． ChemicalEngineering Science， 2009，64：2749 － 2761．［6］ Dongying Qian， Adeniyi Lawal． Numerical study on gasand liquid slugs for Taylor flow in a T － junction micro-channel［J］ ． Chemical Engineering Science， 2006，61：7609 － 7625．［7］ Shao N，Salman W，Gavriilidis A，et al． CFD simulationsof the effect of inlet conditions on Taylor flow formation［J］ ．International Journal of Heat and Fluid Flow，2008，29（ 6） ：1603 － 1611．［8］ 戴莉． 微通道内的气液两相流动与传质研究［D］ ． 天津： 天津大学， 2010．·1 5·第 6 期制冷技术Ｒefrigeration

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