納米顆粒強化氨水降膜發(fā)生理論分析與試驗臺設(shè)計.pdf

1、氨水吸收式制冷是一種以熱能為補償?shù)闹评溲h(huán)過程，具有可綜合利用低品位熱能、耗電量少、能源適應(yīng)性強、制冷工質(zhì)對環(huán)境友好等優(yōu)點。然而因其熱力系數(shù)較低、設(shè)備龐大笨重等缺點制約其應(yīng)用發(fā)展。本文提出了將納米顆粒添加到氨水溶液中，配制出穩(wěn)定分散的氨水納米流體，將其應(yīng)用到實際的降膜發(fā)生中，達(dá)到提高氨水發(fā)生過程傳熱傳質(zhì)系數(shù)以及使氨水吸收式制冷設(shè)備小型化的目的。本文進(jìn)行了氨水納米流體的制備及物性研究，搭建了氨水降膜發(fā)生試驗臺，并針對氨水發(fā)生過程進(jìn)行了相關(guān)

2、的理論研究，為納米流體在氨水吸收式制冷系統(tǒng)中進(jìn)一步應(yīng)用提供了研究思路。開展的工作主要包含以下幾個方面:
　　1)氨水納米流體的制備及其穩(wěn)定性和物性分析。在高溫納米流體的配制及其穩(wěn)定性與物性研究方面，在兩步法制備納米流體步驟中添加高溫處理過程，以此研究高溫納米流體的配制方法。在常溫下能穩(wěn)定分散的納米顆粒的基礎(chǔ)上，找到了經(jīng)高溫處理后依然能穩(wěn)定分散的納米顆粒種類:TiN與炭黑。結(jié)合文獻(xiàn)中已有的納米流體的物性模型，對炭黑與OP-10組合的

3、氨水納米流體的物性進(jìn)行了研究，并對炭黑-氨水納米流體的粘度模型進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男拚?br>　　2)氨水降膜發(fā)生過程理論研究。本文建立了氨水納米流體降膜發(fā)生的數(shù)學(xué)模型，考慮由于氨汽蒸發(fā)而引起膜厚的變化，將不規(guī)則的求解區(qū)域通過離散化轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)則區(qū)域的求解問題。通過VB編程對溫度場、速度場與濃度場進(jìn)行求解。對炭黑-氨水納米流體降膜發(fā)生進(jìn)行數(shù)值求解，模擬結(jié)果顯示:在一定工況下，分別存在一個最佳的分散劑OP-10體積分?jǐn)?shù)與炭黑納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)使得氨水

4、納米流體降膜發(fā)生效果最好。
　　3)氨水降膜發(fā)生試驗測試臺的搭建。本文以蒸發(fā)溫度-15℃氨所對應(yīng)的飽和壓力與冷卻水溫為32℃所確定吸收終了溶液的濃度，作為降膜發(fā)生的起始濃度。并依此為設(shè)計條件，對試驗臺的降膜發(fā)生系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集界面系統(tǒng)、電控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計搭建。通過三維設(shè)計軟件Proe對發(fā)生器主體的各部件進(jìn)行設(shè)計并組裝。并對試驗臺設(shè)計及后期初調(diào)過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行了歸納總結(jié)。
　　4)初步的試驗臺調(diào)試和實驗驗證。先通過純氨水溶液的

5、降膜發(fā)生實驗，對搭建好的試驗臺進(jìn)行初期性能的探索，并提出流程改進(jìn)方面的意見。本文也提出了納米顆粒對氨水溶液降膜發(fā)生效果的評價參數(shù):降膜發(fā)生量mg、質(zhì)量減少百分?jǐn)?shù)φ與影響系數(shù)k。然后對炭黑-氨水納米流體與純氨水溶液分別進(jìn)行了相同工況下的降膜發(fā)生實驗。實驗結(jié)果表明，在相同工況下，純氨水溶液與炭黑-氨水納米流體的質(zhì)量分別為8.507kg與8.71kg時，炭黑-氨水納米流體氨汽的發(fā)生量比純氨水溶液氨汽的發(fā)生量多0.194kg，質(zhì)量減少百分?jǐn)?shù)比純