场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第48卷第1期大连理工大学学报Vo1．48．No．12008年1月JournalofDalianUniversityofTechnologyJan．2008文章编号：1000—8608(2008)01—0018—04场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究薄守石，马学虎，陈嘉宾，白涛(大连理工大学化学工程研究所．辽宁大连116012)摘要：对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究，并与光滑铜管作比较，考查该传热管型在吸收过程中的强化作用．实验测

2、量参数包括：溶液进出i=I温度、浓度、流量，冷却水进出i=I温度、流量等．实验结果表明，两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为2O和sO，而且随着雷诺数的增大而增大．利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制，发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响．关键词：场协同原理；降膜吸收；传热传质；强化管中图分类号：TB616文献标志码：A0引言1实验流程与实验方法第二类吸收式热泵具有可直接利用热源、运实验装置如图1所示．由于热泵系统运行过行可靠、无“三废

3、”排放等优点而得到13益广泛的程的实际需要，另外，为了排除不凝性气体对传热应用．吸收器性能的优劣是影响热泵系统性能的传质过程的影响，实验前必须用真空泵4将系统抽关键¨．至一定真空度(96kPa左右)．实验时，浓LiBr溶液在热泵技术中经常采用立管式换热器，作为在溶液罐9内被加热至沸腾，产生的水蒸气沿输送主要部件之一的吸收器还多采用LiBr溶液竖直管路进入换热套管测试空间．热的浓LiBr溶液由管外降膜吸收这一热一质传递过程．因此，采用各位于溶液罐下方的屏蔽泵8通过输送管路送至换种强化手段强化吸收器传热传质成为目前国内外热套管顶部的积液空间

4、，经由螺旋槽布膜器7在重研究的热点之一．文献[2～5]中采用各种高效换力牵引下沿位于换热套管6的测试管道外壁呈膜热管，强化热一质传递过程，与光管换热性能相比，状流下．降膜流下的浓LiBr溶液吸收已进入换热都有一定的强化效果．过增元[6]从对流换热的能套管测试空间内的水蒸气，释放出吸收热，热量由量方程出发，重新审视对流换热物理机制．认为测试管道内逆流流动的循环冷却水带出，稀释后的对流换热可以比拟为有内热源的导热问题，热源LiBr溶液流回锅炉内重新混合并循环流动．的强度不仅取决于流体的速度和物性，而且取决T、Tz、T。、T、T为5个测温点，

5、采用标准于流速与热流矢量的协同．提出可以通过改变流铂电阻分别测取冷却水进、出口温度，LiBr溶液场与温度场的协同关系来达到控制对流换热的强进、出口温度和换热套管测试空间温度，采用弱．Agilent公司生产的3497OA数据采集系统进行数本文实验研究两种基于场协同原理设计的强据采集．]r3位置和，r4位置分别设计了LiBr浓化管型的LiBr降膜吸收水蒸气的传热传质特性，溶液和稀溶液的取样口，取出的溶液样品用已知并与光滑铜管的性能进行比较以分析强化传热的浓度的标准AgNO。溶液滴定，得到LiBr溶液进物理机制．出口的质量分数．收稿日期：20

6、06—10—23；修回日期：2007—09—09．基金项目：辽宁省自然科学基金资助项目(20032130)；中石化研究开发资助项目(X503009)作者简介：薄守石(1980一)，男，博士生；马学虎(1965一)，男，教授，博士生导师．维普资讯http://www.cqvip.com维普资讯http://www.cqvip.com大连理工大学学报第48卷·．g基≥≥j’／(kg·m～·s-1)图5传热系数与喷淋密度的关系(强化管型II)图7传热系数与喷淋密度的关系(Re一8000)Fig．5VariationofKwithF(enhan

7、cedtubeII)Fig．7ComparisonofKVS．Pforthreetubes(RP一8000)传热系数有明显的上升趋势．其中管型II、管型I的传热系数均高于光滑铜管，管型II最高，在低协同程度越好，则换热强度就愈高．协同体现在3雷诺数时传热系数较光滑铜管可提高5O，管型方面：(1)速度矢量与温度梯度矢量的夹角余弦值1次之，在低雷诺数时，可提高2O．这是因为在尽可能大；(2)流体速度剖面与温度剖面尽可能均相同的喷淋密度下，随着管内冷却水流量的增大，匀；(3)尽可能使3个标量场中的大值与大值搭配．管外LiBr降膜吸收水蒸气放出

8、的热量被及时带文献[7]认为，控制对流换热的强度，不仅可以通过改变流速、温差，或者改变Re数和Pr数，走，降低了壁面温度和液膜表面温度，有利于传热传质过程的进行．两种强化传热管型，由于在光而且还有一个非常重