外加磁場(chǎng)對(duì)氨水吸收式制冷吸收過(guò)程影響的研究.pdf

1、本文提出施加外部磁場(chǎng)影響氨水吸收式制冷吸收過(guò)程的新思路，利用磁場(chǎng)產(chǎn)生的宏觀力和對(duì)氨水微觀物性上的影響，對(duì)氨水吸收起到促進(jìn)作用，強(qiáng)化吸收過(guò)程中的傳熱傳質(zhì)，從而提高氨水吸收式制冷系統(tǒng)的COP，減小設(shè)備體積，促進(jìn)其小型化和更廣泛的應(yīng)用。本文以外加磁場(chǎng)條件下的氨水豎直管外降膜吸收過(guò)程為具體研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模、理論分析和實(shí)驗(yàn)研究，得出了磁場(chǎng)能夠?qū)Π彼帐街评涞奈者^(guò)程產(chǎn)生積極影響的結(jié)論： 1、在動(dòng)量方程中考慮了施加外部磁場(chǎng)后

2、溶液所受體積力的變化，建立了磁場(chǎng)條件下氨水降膜吸收的數(shù)學(xué)模型，建模中考慮了吸收過(guò)程中的氨水溶液物性變化、膜厚變化以及沿降膜管徑方向的橫向速度。模擬結(jié)果顯示：磁場(chǎng)方向與降膜方向一致時(shí)，沿降膜方向的溶液濃度、膜厚、液膜平均速度都有所增加，吸收終了的溶液濃度、吸收過(guò)程的吸收熱、氨氣吸收量、吸收過(guò)程的傳熱和傳質(zhì)系數(shù)等參數(shù)，均比未施加磁場(chǎng)時(shí)有所提高，并且隨著施加磁場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增大。當(dāng)磁場(chǎng)的方向與降膜方向相反時(shí)，降膜平均速度、平均溶液濃度及液膜徑

3、向速度均比未施加磁場(chǎng)時(shí)減小，吸收終了的溶液濃度、吸收過(guò)程的吸收熱和吸收量都有所減小。當(dāng)增大溶液流量、提高吸收壓力、降低冷卻水溫度以及溶液進(jìn)口濃度時(shí)，磁場(chǎng)對(duì)氨水吸收的影響有所增強(qiáng)。 2、從“場(chǎng)協(xié)同”的角度分析了磁場(chǎng)對(duì)氨水吸收的影響。當(dāng)磁場(chǎng)梯度方向和濃度場(chǎng)梯度方向一致時(shí)，可以強(qiáng)化傳質(zhì)，當(dāng)溫度場(chǎng)梯度方向和磁場(chǎng)梯度方向相同時(shí)，可以強(qiáng)化傳熱。磁場(chǎng)與溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)之間的方向協(xié)同良好時(shí)，能起到強(qiáng)化氨水吸收過(guò)程中傳熱傳質(zhì)的作用。 3、建

4、立了磁場(chǎng)條件下氨水降膜吸收對(duì)比實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行了相關(guān)對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)反映出的趨勢(shì)和數(shù)值模擬結(jié)果一致，施加與降膜方向相同的磁場(chǎng)后，吸收終了的溶液濃度比未施加磁場(chǎng)時(shí)有所增加，吸收量和吸收熱提高，吸收過(guò)程的傳熱系數(shù)和傳質(zhì)系數(shù)升高，隨著磁感應(yīng)強(qiáng)度的增加，上述參數(shù)值也持續(xù)增大。從提高的幅度上看，磁場(chǎng)對(duì)傳熱性能的影響比對(duì)傳質(zhì)性能的影響大。施加與降膜方向相反的磁場(chǎng)后，吸收終了的氨水溶液濃度比未施加磁場(chǎng)情況下有所降低，吸收過(guò)程中的傳熱量和傳質(zhì)量都有所降

5、低。磁場(chǎng)條件下其它工況參數(shù)的改變不會(huì)對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)化氨水吸收效果產(chǎn)生不利的影響。 4、分別采用恩氏粘度法和瞬態(tài)雙熱線法測(cè)量裝置，對(duì)不同磁化強(qiáng)度和磁化時(shí)間的氨水粘度和導(dǎo)熱系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量，氨水溶液濃度為25％，磁化強(qiáng)度范圍0～0.14T，磁化時(shí)間10～30min。發(fā)現(xiàn)磁化后氨水溶液粘度降低，基本趨勢(shì)是磁場(chǎng)強(qiáng)度越大，磁化時(shí)間越長(zhǎng)，磁化處理對(duì)氨水溶液粘度的影響也越大。氨水溶液導(dǎo)熱系數(shù)基本隨著磁化時(shí)間的增加而增大，隨磁場(chǎng)電流的增加而提高，但在相

6、同的磁化時(shí)間條件下，導(dǎo)熱系數(shù)隨電磁鐵電流的增加而提高的幅度有所減緩，在相同的電流條件下，磁化時(shí)間20min和30min之間的導(dǎo)熱系數(shù)值差距也逐漸減小。在本文實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)磁化電流為8A，磁化時(shí)間為30min時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)到最大增幅16.6％。從洛侖茲力和氫鍵斷裂兩方面解釋了磁場(chǎng)影響氨水物性的微觀機(jī)理，在洛侖茲力作用以及氫鍵斷裂兩個(gè)方面的影響下，氨水溶液微觀發(fā)生一系列變化，溶液中分子間的束縛力減小，使得氨水溶液的導(dǎo)熱系數(shù)在磁化后增大，粘度