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降膜式吸收器关键技术的基础研究

作　者: 张强
导　师: 杨永平
学　校: 陕西理工学院
专　业: 机械设计及理论
关键词: 水平光管 降膜吸收 传热传质 解析解 Crank-Nicolson数值解 Simulink
分类号: TB657
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


降膜式吸收器具有优秀的吸收效率，其吸收效率直接影响吸收式制冷系统的效率，因此得到了广泛的应用，近年来，国内外研究者试图建立仿真模型对其进行精确的仿真模拟研究，而要精确的模拟降膜式吸收器的实际运行工况，首先要对单根换热管降膜吸收传热传质过程进行精确模拟，降膜吸收是一个复杂的耦合传热传质的计算过程。在降膜吸收过程中，通过气-液交界面进行能量以及质量的传递过程，并且驱动这种能量、质量的传递过程随着降膜吸收过程局部的温度、浓度以及气-液界面平衡条件的变化而变化。为了模拟氨水水平降膜吸收的传质特性，建立了氨水水平降膜吸收传热传质模型，并建立了合适的边界条件。运用分离变量法以及傅里叶展开求得氨水水平光管降膜吸收传热传质模型的级数解析解，对其取前40项特征值，基于MATLAB/Simulink对其进行仿真模拟，并且得到氨水水平降膜吸收传热传质过程的温度场以及浓度场分布特性，并且基于Nusselt’s液膜速度模型得到水平降膜吸收过程的速度场分布特性，分析了在此过程中各个因素(液膜流速、冷却水温度以及换热管直径等)对其传热传质能力的影响，并且基于Crank-Nicolson数值算法构造了水平降膜吸收传热传质模型以及其边界条件的Crank-Nicolson离散形式，并且求得了氨水水平降膜吸收过程的传热传质特性。运用误差评判原理对Crank-Nicolson数值解的结果来评价此解析解对传热传质过程的模拟精度，精度在0.2以内。此解析解法可以应用到降膜吸收器、蒸发器以及冷凝器等领域。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题背景及意义  7-9
  1.2 降膜吸收研究进展  9-14
    1.2.1 国内研究进展  9-10
    1.2.2 国外研究进展  10-14
  1.3 当前需要解决的问题  14
  1.4 本文主要研究内容及创新点  14-15
第二章 降膜吸收特性分析  15-29
  2.1 降膜吸收传热学分析  15-16
  2.2 降膜吸收热力学分析  16-24
    2.2.1 氨水溶液性质  17-18
    2.2.2 氨水物性计算程序  18-19
    2.2.3 氨水溶液状态方程表达式  19-20
    2.2.4 参数表达式  20-23
    2.2.5 性能参数  23-24
  2.3 降膜吸收过程建模  24-26
  2.4 控制方程  26-27
  2.5 本章小结  27-29
第三章 降膜吸收模型解析解  29-35
  3.1 控制方程无量纲化  29-31
  3.2 降膜吸收温度场求解  31-32
  3.3 降膜吸收浓度场求解  32-34
  3.4 本章小结  34-35
第四章 降膜吸收过程数值解  35-43
  4.1 Crank－Nicolson 格式的构造  35-38
  4.2 Crank-Nicolson 算法的稳定性分析  38-40
  4.3 控制方程 Crank-Nicolson 数值求解  40-42
  4.4 本章小结  42-43
第五章 结果与讨论  43-61
  5.1 降膜吸收过程的速度场分析  44-48
    5.1.1 Nusselt’s 液膜速度解析解精度  44-47
    5.1.2 换热管直径对液膜速度的影响  47-48
  5.2 液膜厚度特性  48
  5.3 降膜吸收过程温度场与浓度场分析  48-53
    5.3.1 液膜的温度特性  48-51
    5.3.2 确定最大理论流量  51-52
    5.3.3 液膜浓度特性  52-53
  5.4 冷却水对降膜吸收的影响  53-57
    5.4.1 冷却水温度  54-55
    5.4.2 冷却水流速  55-57
  5.5 误差分析  57-61
    5.5.1 误差评价原理  57-58
    5.5.2 评价校正方程  58-61
第六章 结论  61-63
  6.1 结论  61-62
  6.2 展望  62-63
参考文献  63-69
附录A 符号说明  69-70
附录B 部分 Simulink 计算程序  70-71
附录C 部分计算程序  71-72
附录D 参与的主要科研项目  72-73
攻读硕士学位期间代表性学术论文  73-75
致谢  75

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 制冷工程 > 制冷机械和设备 > 制冷设备
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