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摇摆状态下垂直管内降膜吸收传热传质理论及实验研究

作　者: 王兵
导　师: 徐士鸣
学　校: 大连理工大学
专　业: 制冷及低温工程
关键词: 摇摆状态 竖直管 降膜吸收
分类号: TB61
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要


将吸收式制冷系统用于远洋渔船的海产品冷冻保鲜是解决我国远洋渔船污染环境、浪费能源的重要途径之一。而了解吸收式制冷系统中最重要的组成部分——吸收器在船舶的颠簸摇摆状态下的性能变化是吸收式制冷系统能否用于渔船的关键。本文主要研究并模拟了摇摆状态下管内降膜吸收过程中的液膜流动流场，为进一步研究摇摆状态下吸收器吸收性能的变化打下了必要的基础。 本文首先研究了船舶在海洋中的运动，建立了船舶摇摆运动的简化物理模型和数学模型，得到了运动附加力的表达式；并在此基础上将吸收管的运动附加力表达式代入静止状态下液膜流动的数学模型中，即得到了摇摆状态下液膜流动的数学模型；然后对液膜流动的数学模型进行了简化，在假定了速度分布的条件下，得出了液膜流动的积分方程，经过以上简化就将求解三维问题转化成为求解二维问题；将积分方程离散后用数值计算的方法模拟了整个流场。 为验证理论模型的可靠性并进一步深入了解实际摇摆降膜吸收过程中热、质传递规律，自建了摇摆振动单管吸收试验台；分别对静止和摇摆状态下TFE/NMP垂直管内降膜吸收进行实验研究。 实验结果表明，当其他初始参数一定时，在渔船常见的摇摆振动条件下，降膜吸收器的热、质传递优于静态下的情形；摇摆振动频率和幅度直接影响降膜吸收性能，适当减小摇摆周期或摇摆幅度均有利于提高降膜吸收性能。实验结果与理论计算较好吻合。研究表明TFE/NMP吸收是制冷系统完全能够满足渔船制冷要求。

全文目录


1 绪论  7-14
  1．1 研究摇摆状态下降膜吸收器吸收过程传热传质的意义  7-8
    1．1．1 吸收式制冷系统应用于渔船制冷的可行性  7-8
    1．1．2 研究摇摆状态下降膜吸收器吸收过程传热传质的意义  8
  1．2 国内外对降膜吸收过程传热传质的研究现状  8-12
    1．2．1 吸收器吸收机理的研究  8-11
    1．2．2 数值方法简介  11-12
  1．3 课题理论意义及基本内容和方法  12-14
    1．3．1 理论意义  12
    1．3．2 本文的主要内容和方法  12-14
2 摇摆状态下管内降膜流场的模型研究  14-21
  2．1 吸收管运动模型  14-15
    2．1．1 吸收管运动的物理模型  14-15
    2．1．2 吸收管运动的数学模型  15
  2．2 摇摆状态下垂直管内降膜吸收物理数学模型  15-21
    2．2．1 摇摆状态下垂直管内降膜吸收物理模型  15-17
    2．2．2 摇摆状态下TFE/NMP垂直管内降膜吸收数学模型  17-21
3 控制微分方程的离散化  21-35
  3．1 控制微分方程简化  21-28
    3．1．1 预备知识  21-22
    3．1．2 质量守恒方程沿膜厚方向积分  22
    3．1．3 动量守恒方程沿膜厚方向积分  22-25
    3．1．4 速度分布假设及系数确定  25-27
    3．1．5 控制微分方程组中相关偏导数的确定  27-28
  3．2 控制微分方程的离散化及数值求解  28-35
    3．2．1 计算区域的离散化  28-29
    3．2．2 控制微分方程的离散化  29-33
    3．2．3 迭代求解  33-35
4 算例及参数分析  35-51
  4．1 算例及计算程序框图  35-39
  4．2 摇摆状态垂直管内降膜吸收过程中“三传”特性分析  39-51
    4．2．1 各参数随时间t的变化规律  39-40
    4．2．2 各参数随x的变化规律  40-42
    4．2．3 各参数随y的变化规律  42-51
5 摇摆状态下垂直管内TFE/NMP降膜吸收试验研究  51-60
  5．1 试验装置、试验方法和试验条件  51-53
    5．1．1 试验装置  51
    5．1．2 试验方法  51-53
    5．1．3 试验条件  53
  5．2 试验数据处理  53-54
    5．2．1 传热系数α_s的确定  53-54
    5．2．2 传质系数的确定  54
  5．3 试验结果及分析  54-59
    5．3．1 摇摆振动对降膜吸收的影响  54-55
    5．3．2 摇摆频率和幅度对降膜吸收的影响  55-59
  5．4 结论  59-60
6 结论与展望  60-62
  6．1 全文总结  60-61
    6．1．1 理论研究工作及相关结论  60
    6．1．2 实验研究工作及相关结论  60-61
  6．2 降膜吸收机理研究展望  61-62
参考文献  62-65
致谢  65-66

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷理论
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