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直燃机吸收器部件仿真与可视化计算

作 者: 王书中
导 师: 由世俊
学 校: 天津大学
专 业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 直燃机 吸收器 滴状降膜 Matlab 建模与仿真 可视化计算 总体性能
分类号: TU831
类 型: 硕士论文
年 份: 2004年
下 载: 111次
引 用: 2次
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内容摘要


伴随着我国能源政策与能源结构的不断调整,天然气将成为 21 世纪能源发展与利用的重点。以燃气为主的直燃型溴化锂吸收式制冷机组在减少污染气体排放、缓解电力紧张压力、调节电力和燃气高峰负荷等方面显示出其独特的优势,发展燃气为主的直燃机将对传统的压缩式电制冷系统起到巨大的促进作用。吸收式制冷系统是换热器的组合,其中吸收器和发生器的传热传质过程都包含着二元溶液两相流动传热与传质,即使是一元溶液的蒸发器和冷凝器为了增加传热系数,减小换热面积也采取了降膜蒸发与冷凝的技术,这种复杂的热力过程使得要想建立正确描述其传热传质现象的物理数学模型非常的困难,而要实现整个吸收式制冷系统的仿真还有很多有待研究的内容。为此,本文选择了吸收器这一吸收式制冷机中最具有代表性的复杂的热力部件作为部件仿真的对象,在整理溴化锂水溶液以及纯水的物性方程的基础上,通过 Fortran 与 Matlab 混合编程,利用 Matlab 强大的矩阵计算、图形绘制及编辑功能,基于面向对象的图形用户界面(GUI)技术编制人机交互界面,实现了溴化锂吸收式制冷的可视化计算,并编制了溴化锂吸收式制冷系统工具箱,为今后的仿真设计、可视化计算提供了方便、实用的工具。与以往广泛采用的单管模型相比,本文采用了实际中应用较多的水平管束式吸收器作为研究的对象,对吸收器内二元溶液两相流动传热传质机理做了深入细致的分析,引入了润湿率 WR 这一参数来衡量实际运行中出现的管壁的不完全润湿特性,并将其作为可变参数分析它对吸收器总体性能以及蒸发器制冷能力的影响。吸收器部件仿真采用贴近实际运行状况的滴状降膜吸收模型,将每一根水平管的蒸气吸收过程分为三个区域,即:沿管壁的降膜区,管底部的液滴形成区和管间的液滴降落区。将三部分的控制微分方程组联立,分析了不同结构参数(如水平管排数、管径、管长、管轴向间距)、运行工况(如溶液质量流量、温度、浓度、冷却水质量流量、进口温度、蒸发温度等)对吸收器总体性能与蒸发器制冷量造成的影响,基于 Matlab 的仿真技术,实现了吸收器部件的仿真与可视化计算。吸收器建模与仿真的思路和方法可以扩展到其它的热力部件如发生器、蒸发器、冷凝器之中去,从而实现吸收式制冷系统的稳态/动态建模与仿真。

全文目录


第一章 绪 论  7-25
  1.1 溴化锂吸收式制冷技术的发展  7-8
  1.2 直燃型吸收式制冷机组的应用状况与前景  8-10
  1.3 国内外溴化锂吸收式制冷技术研究现状  10-15
    1.3.1 吸收式制冷系统工质对的发展  10-11
    1.3.2 吸收过程的提高  11-12
    1.3.3 吸收式制冷循环的发展与改进  12-15
  1.4 溶液降膜吸收过程传热传质模型研究现状  15-23
    1.4.1 问题描述  16-18
    1.4.2 降膜吸收过程模型发展状况  18-21
    1.4.3 现存的降膜吸收模型有待解决的问题  21-23
  1.5 本课题的主要工作  23-25
第二章 溴化锂吸收式制冷的计算可视化  25-34
  2.1 溴化锂水溶液物性计算可视化的基本思想  26-27
  2.2 实现溴化锂水溶液物性计算可视化的步骤  27-30
    2.2.1 溴化锂水溶液物性方程的发展状况  27-28
    2.2.2 利用 mex 接口函数生成可以被 Matlab 识别的 Fortran-mex 文件  28-29
    2.2.3 Fortran 编译器(Complier)的设置  29-30
    2.2.4 Matlab 环境下编写绘图程序  30
  2.3 溴化锂水溶液物性计算可视化程序功能介绍  30-32
  2.4 开发基于 Matlab 的吸收式制冷工具箱  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 水平管束式吸收器滴状降膜仿真模型  34-55
  3.1 系统仿真技术发展  34-35
  3.2 仿真模型的建立方法  35-38
  3.3 吸收式制冷系统仿真概况及现状  38-40
  3.4 吸收器静态仿真模型研究现状与不足  40-41
  3.5 相关变量  41-42
  3.6 滴状流动与不完全润湿  42-45
  3.7 降膜流动传热传质区域  45-51
  3.8 液滴形成区域传热传质分析  51-52
  3.9 液滴降落区域传热传质分析  52-54
  3.10 本章小结  54-55
第四章 仿真结果及吸收器总体性能分析  55-73
  4.1 吸收器仿真模型求解过程  55-58
    4.1.1 降膜吸收区传热传质的仿真求解  55-57
    4.1.2 液滴形成与降落区传热传质的仿真求解  57-58
  4.2 吸收器仿真模型求解结果  58-61
  4.3 吸收器总体性能分析  61-70
    4.3.1 不同溶液质量流量水平对吸收器性能的影响  61-66
    4.3.2 润湿率 WR 对吸收器性能的影响  66-67
    4.3.3 蒸发温度也即吸收压力对制冷量的影响  67-69
    4.3.4 溶液质量流量对制冷量及吸收器热负荷的影响  69-70
  4.4 仿真模型及结果的应用与外推  70-72
  4.5 本章小结  72-73
第五章 结论与建议  73-77
  5.1 结 论  73-75
  5.2 建 议  75-77
参考文献  77-81
发表论文和参加科研情况说明  81-83
附 录  83-88
致 谢  88

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 房屋建筑设备 > 空气调节、采暖、通风及其设备 > 空气调节
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