M. Mittermaier et al. / International Journal of Heat and Mass Transfer 70 (2014) 990–100231姓名:闫永帅 学号:03 班级1班International Journal of Heat and Mass Transfer国际传热传质杂志International Journal of Heat and Mass Transfer 70 (2014) 990–1002A numerical model for combined heat and mass transfer in a laminar liquid falling film with simplified hydrodynamics复合换热和传质层液体降膜与简化的流体力学数值模型摘要我们提出一个模型来描述:层流的流体降膜流过垂直等温金属板,同时吸收或释放热和质量的交换我们开始的构想是建立课比较的模型应用简单假设,例如匀速和薄膜厚度不变相反,我们接受一些影响像参数的变化和不同的热处理包括大体积的薄膜另外,焓的变化由于什么。
这些考虑的因素影响被讨论和比较这个数字化方案的获得通过利用N-B计划解决有限的不同的控制等式的构想来获得因为与墙体和相态边界相邻的浓度梯度期望它很大,因此我们在不规则的格子上分割等式模型的结果与建立的数据分析模型非常相适合我们发现减少不同的热处理方法包括主体的影响关系很小然而,温度贡献作为其中的一个变化参数的影响在同一个数量级而且,当在相同的条件下比较吸收和释放,吸收的质量传递速率比释放更高We present a model describing simultaneous heat and mass transfer of an absorbing or desorbing laminar liquid film flowing over a vertical isothermal plate. We start with a formulation which is comparable to established models by using simplifying assumptions such as homogeneous velocity and constant film thickness. In contrast to those, we allow for effects like change in properties and differential heat of solution within the bulk of the film. Additionally, enthalpy transport due to interdiffusion is accounted for. The impact of the considered effects are discussed and compared.The numerical solution is obtained by utilising a Newton–Raphson scheme to solve the finite difference formulation of the governing equations. Since the temperature gradients adjacent to wall and phase boundary are expected to be large, we discretise the equations on an irregular grid. The results of the model agree very well with established analytical models.It is found that the influence of release d differential heat of solution within the bulk is relatively small. However, the impact on the temperature distribution is in the same order of magnitude as the one of a change in properties. Moreover, when comparing desorption with absorption under equivalent conditions, the mass transfer rate during absorption is higher than during desorption.1. 引言热质交换自然发生也包括各种工艺仪器。
即使自然高效率系统已将进化啦,我们始终缺少这些过程的充分理解在能量工程中,高效率的热质交换关键是在低消耗下获得高表现得热力循环热动力循环,尤其是吸收冷量,大多依靠有效的交换因此要求用功的分析和设计注意不可逆和循环的限制的参数和传递的调查文献已经在早期发表H(人名)对工作流体的参数和热力行为做了讨论,但是热质传递只是和其它因素混合在一起被使用,它允许没有真正理解工作流体的影响另外吸收冷量,下落薄膜热变换更多应用在吸收器,释放器,蒸发器因此,下落薄膜的模型化设计为了理解循环的行为,设计和最优化虽然参数的变化包括浓度和温度,但是大多数的作者假设他们为固定不变的B讨论这些影响通过比较有或没有参数变化的数据结果,并且做出报告当吸收的流动距离超过1m和考虑参数变化时质量传递率下降6.5%.我们的工作也就是一个相似的对照将增大,当发生不同的热处理包括薄膜虽然大多数的吸收冷工作包括水LIBR措施,各自的参数数据已经被应用于这篇论文,然而对于新的或调制制成工作流体,这个评估同样将会变化2.空气状态N和G(人名)在1997年介绍了其中的第一个模型,这个模型描述水汽吸收微小的薄膜他们假设一个同样的速度流过薄膜。
在1983年G扩张啦这个模型通过应用一个全面的发展也就是层流NUSSELT方案作为流速轮廓因为这些先驱者的工作,热质量和动量的交换在下落薄膜已将被广泛调查K和G发表啦一篇扩展性文献回顾2001年前的最近,详细的模型如表面张力的效果,孤立波和质量在进口交换已经受到考虑性的关注孤立波已经被I通过限定化不同的方法研究他们展示啦孤立波引起薄膜的在流通空间,并且推断这些有象征性的影响在热质交换中和因此得进口吸收速率然后N研究分析在进口处他们在薄膜中获得自身相似方案为了浓度和温度并假设一个相同的速度轮廓H和K做最后的数字计算并给出最优化的Reynolds数量,他被解释为一个最优化薄膜层在他们的工作中他们详细研究壁碍和自由表面边界条件因此一个充分的发展流被假定,他们比较数字方案和G的发现,并且仅观察较不变的误差在靠近进口处虽然很少的作者包括他们研究中的各种参数,都没有因为热处理措施发生在流动主体中V和W考虑啦不同的热处理措施然而在这个研究中所有流体参数全程保持3.模型说明 经过考虑的细小薄膜被图一描述在这工作中我们假设薄膜厚度多少对应N的方案多少,表示这个薄膜层 对于给定的特殊流动速率符合N担特性不符。
换言之平常的“无滑动”条件在壁碍处被忽略并且这个平均速度被作为流动速度穿过整个薄膜因此平均流动速度结果为:这个服务简单化是因为2个原因,第一个为了严格区别热力学和水里影响虽然完全的层流流动方法更真实,更进一步的水里简单化将保留和吸收下落薄膜的关系因为扩散发生在单向方法,这里有个横向速度即使水里流动已经完全发展起来但是,层流条件(努塞尔轮廓)不允许的横向速度组件此外,该膜的厚度变化在整个过程中,因为质量被吸收在界面处在本研究的组分平衡覆盖对流磁通流动方向只(见公式1)因此,膜的厚度被保持恒定,以维持一组方程相一致如果一个变化在膜厚度被考虑,在横向方向平流输送将被诱导,它目前不包括控制方程第二个原因是,我们把想的结果与建立的数据方案进行比较,它使用完全相同的简化(见下文)然而,一全力救治流体力学将被连续给予在纸张上总的来说,以下假设已经进行:(a)不断流动速度u横跨薄膜,(b)恒定膜厚度d,(c)在整个薄膜恒压P,(d)在整个自由界面传递的热量,(e)在薄膜中可以忽略不计的变化在温度T所造成的损耗(f)相比于对流可以忽略不计的扩散和热传导的流动方向(g)吸收可忽略的蒸汽压,(h)不可压缩的流体,(i)稳定状态,假设(a至I)的与由Nakoryakov和Grigor'eva[14]相媲美。
另外,在[14]的线性吸收,恒定的热物理性质,和吸附的热量仅在界面处释放被假定期限线性吸水指饱和温度和质量分数之间的线性关系在这些额外的假设,在第4节,我们始终验证我们的数值模型与由Nakoryakov和Grigor'eva[14]提供解析解接着,将三个附加的假设是自由的,结果在第5节中讨论3.1主要方程浓度允许变化伴随质量分数和温度当假设为恒定压力假设时由于我们同时假设(a)和(b)该连续方程是不适用的,当吸收发生时违反总质量守恒然而,对于典型的条件被吸收的质量流小于的质量流膜中的至少一个命令幅度,所以引起的误差是小的在现实中所吸收的质量将增加薄膜的厚度和膜的速度,都是小于的10%由于在界面温度的变化扩散伴随对流流动将小于10%的改变,从而使我们要在这里展示的效果仍然有效然而,如所述以上,这些效果将在连续的纸张进行处理因为两个分量存在于薄膜内,组件平衡是必要的,以解决质量分数的分布电影在纵向方向x对流磁通等于扩散通量横向到它Y位因此,对于A组份质量平衡可以被写为(1)纵向对流热传输具有等于在导电和扩散输运横向于薄膜流基于在假设(C)至(f)的能量平衡可表示(2)右手侧也使用安德贝里和弗利特[15],格罗斯曼[16],和Jernqvist和Kockum[17]。
在该衍生物中,第一术语Q_描述了热传导,并且第二项描述了由于相互扩散的能量传输 Jernqvist和Kockum[17]建议的水(A)和盐(S)的部分大规模焓工作(参见方程(10)和(11)),以确定由于焓流相互扩散以及热吸收公式 (8)等式的左手侧2)占通常对流流量(第一项),以及热解决方案差分它被设置自由由于在膜中在流动方向上的混合这是再次在局部大量焓的差异表达菲克和傅立叶定律被用来确定本地扩散质量通量M_ A和热通量Q_由于假设(克)存在跨越气 - 液界面不运输盐,准确地说,菲克定律修改后用于单向扩散(埃克特-施耐德关系),如[11]应该被使用这将导致的吸收质量流量的扩增然而,对于在t垂直方向本研究对流不考虑因此,埃克特-Schneiderrelation未被使用 - 如在前者相关研究[2,4,12,14]为了解决方程1)和(2),共6边界条件是必要的隔水墙限制了扩散在y =0因此,边界条件(5)可被指出由于我们假设恒定的壁温度也是一个给定的,而均匀的温度在液体膜在入口,我们可以写出方程(6)给定和均匀的质量分数在入口提供边界条件(7)最后,这几个传热传质的条件被限定第一耦合条件(8)是在能量平衡接口,其中指出,热量释放因吸收该通过传导传递到薄膜。
第二连杆通过蒸汽压平衡的假设得到接口(9)3.2 参数数据所使用的任何参数是依赖于质量分数和温度溴化锂水溶液已被认为是吸水汽相仅由水(蒸汽)组成流体热力学和传输特性,在使用较低[18]数据因地制宜确定基于他的测量数据,参数功能已衍生由多项式回归为比热容Cp,密度q和饱和温度TEQ,粘度升,和导热率k(见附录)为了计算扩散系数DKim开发的方程[19]已被使用该混合物的焓确定通过使用由百达翡丽和Klomfar[20]发表的方程如在方程中使用的部分大规模焓为吸收物质(例如水) (2)和(8)由下式定义局部大量吸收性焓为吸收性类似是3.3 方程离散化菲克定律(3)可取代的的扩散通量M_A式的衍生物 (1)应用该产品规则差异化等式可表示为同样地,这两个规律(3)和(4)描述质量和热量的传输已经插入的能量平衡(2),从而导致(12)和(13)已被离散化在两个维度x和y为了获得方程组解的代数系统该指数表示法示于图 2.标i表示在纵向上的节点索引,横向节点用j表示为关于x的任何衍生物,向后差分近似已被使用因此,在该溶液方程可以计算步步开始在给定的入口条件(节点i=1)在墙壁上的边界条件被表示为指数,在用中的接口的条件。
参数n是横向节点预先设定的量(见表1)为了解决上述边值问题,方程组有覆盖域1.在两个方向的步长的DXi和DYJ是3.4节的不同而不同解释为方便起见,下面的缩写被引入式(12)然后可以被写入以离散形式由于防渗墙为的扩散受到限制和式(5)转化为因此,该浓度梯度由NAI近似;公式(15)在消失J =2然后,将能量平衡(13)中的离散化:再次,接近边界的制剂必须简要讨论由于壁本身已经假定为等温的,我们可以写出钛;1 1/4 TW因此,相邻的壁(在节点j= 2),在各个公式中的值的Ti;变成恒定值TW在相同的节点上,该梯度变成泡影如上所示在入口T1的温度;等于恒定温度T0除了用于T1;1,其被设置为TW相邻式中的界面(在节点,(16)的索引第j1代表接口本身因此,以上提到的连接状态下(9)已经被插入到所述离散化能量平衡(16)温度T;第须被取代的Ti符合边界条件(9)在该膜(在节点)的自由界面,耦合条件(方程8)已被用作能量平衡,而不是方程(16)要找到解决方案,在节点n,方程(8)可以在离散的改写形式3.4 解决方法3.3节介绍的公式已被重新安排以产生形式A的线性方程组的系统矢量〜x表示,我们正在寻找的所有值,即,将温度以及质量浓度场。
矩阵A包含属于追捧值的所有系数〜x和持有相应的不均匀性〜B随着计算的进行顺序地沿着流动路径,具有索引i的所有术语作为不均匀性图3描绘了由该算法进行的过程输入值(见表1)已经确定后,在入口条件计算进口条件包括物业数据第一水平层(节点的行i=1,J =1N),膜的厚度对应于努塞尔的溶液中,平均流量速度一个循环在流动长度开始的计算第二水平层和被重复,直到整个流路被覆盖以提供实际的参数数据在每个节点处,该每一个水平层的计算需要的财产环路内进行温度的Ti; j和质量分数NAI;对任意的j节点DI的水平行; 使用的是牛顿 - 拉夫森迭代计算作为估计值,在每一种情况下的结果前一次迭代被使用对于牛顿拉夫森迭代方程的所有偏导数 (15) - (17)是必要的,以形成所述雅可比矩阵牛顿 - 拉夫逊迭代被重复,直到根被发现,一个微小残留是离开了然而,这种解决方案并没有配备正确参数数据 - 它们来自前一步起源接着,用温度和质量分数的这些中间结果参数决定和的代数逼近方程与牛顿Raphsoniteration再解决属性循环被重复,直到两个连续计算之间的温辐射的变化或质量分数性质是预期的准确度以下换句话说,解决了微分方程之后已经在牛顿 - 拉夫逊迭代,反馈,例如发现温度的变化,就所涉及的属性被确定和该溶液再次计算。
最后,该水平的节点的行的计算结束时,该结果被写入一个输出矩阵和以下水平层被计算(循环以上的长度)膜的厚度由300非等距离的离散化横跨膜的步骤(在y方向)向壁和界面,在网格点之间的距离已经减少到提供低计算时间的高数值精度该函数用于确定横向网格间距DYJ是一个缩放高斯函数(18),其高峰期的中间薄膜,(18)当r为任意值被设定为限定两个拐点曲线的点越小的值r的最大和最小的网格间距越大所选择的价值导致在108米在边界和流动的中间106米当300的网格点被应用时如果网格点的数量增加了100的网格点,改变在界面处的质量分数和温度分别低于多少进一步增加至500格导致多少质量分数和多少温度的差异? 与模拟400网格点作为比较在流动方向DXI网格间距可以变化,以及和是取决于膜的所考虑的总长度调节流动4. 模型验证为了验证本模型中,它与Nakoryakov和Grigor'eva[14]的分析结果进行比较该分析解决方案需要饱和温度和之间的线性关系和该混合物的质量分数因此,下面的部分中的线性函数被装配到平衡数据并应用在这两种模式因此,下面的部分中的线性函数被装配到平衡数据和应用在这两种模式该比较是使用无量纲变量,即,在纵向方向的坐标NTH,在横向方向GTH协调,温度和HTH质量分数CTH。
这些变量的定义是等效于[14],并在命名法中提供这是需要在[14]提出的方法中的输入被列于表1该无因次群圣〜,有时打成修改斯特凡号也被称为相变的标准[14]请注意在[14,16],刘易斯数量乐在相反的方式定义相比于本文本数值模型(参照表1)的属性是选择与输入到[14]相媲美因次纵向后坐标NTH超过100,网格间距DYI;Ĵ从多少逐渐成长多少,以减少计算时间乍一看纵向网格间距多少米可能会出现很大,但是无量纲的坐标第多少对应于约65米在第一种情况下,与壁的温度等于该膜的过冷入口温度的计算结果进行比较,以解析解什么已经应用到这两种模式,导致了无量纲温度为t入口图4描绘了在过流式距离NTH的液 - 气界面的温度接口温度t开始于0.5什么与在[14]也提供了类似的自溶液同意超越流的长度用质量吸收在界面处,HTH如果稳步下降在流大约NTH¼1的长度? 101斜率稍有变化,因为质量分数的梯度已发展成整个膜和到达墙壁最后,平衡温度界面处已经减少到所述壁的温度,从而导致HTH如果¼0如从图4,中可以看出两种方法表现出优异的协议现在,该液体膜的入口条件改变我们仍认为一个子冷却的膜,但设定温度T0在其它发作壁TW和饱和条件ţ当量的温度之间的入口;0 - 导致,或HTH 0≠T 0的TWţ当量;一种过冷入口某处饱和度和壁温度之间是一个吸收式制冷机操作期间可能出现的情况。
所有其它输入参数保持不变(参照表1)在这种情况下,数值和解析解不重合了:在数值解的量纲界面温度比解析解的大为了讨论这种差异,在图5横跨薄膜所得温度曲线示出温度分布是处所示的第n≠0的流动长度:和第n个四分之一1.他们在一个定性的方式类似,但不能定量特别是在接近入口(在第n≠0:01),这两种方法揭示一个明显的偏差,不仅在界面而且,即使在流的散装域这样做的原因偏差可以归因于由Nakoryakov和Grigor'eva[14]的分析解作为它们的状态,靠近所述入口(为一个流动长度n个#0)的振荡可以发生在分析溶液,因为初始和边界条件变得不一致其结果是,在分析溶液甚至接近入口处,因次温度低于入口温度. Nakoryakov等人已经提出并实施了自相似解决方案来解决温度和质量分数的入口区域内的分布,并克服了这个问题数值解完全同意这种自我类似的解决方案为了更加精确,在入口本身的温度必须在整个薄膜均匀,因为这是所必需的入口条件(参见公式6):在流动长度为n的≠0为任何GTH解向PDE系统是hþ0¼1.在入口区域(用于小NTH),温度梯度从两个边界朝向本体的流动发展然而,HTH保持在入口水平HTH0≠1,除非在温度壁双面变形已与来自接口失真显影合并。
本数值模型提供了一个一致的解决方案至这里所描述的物理问题两者,入口条件以及边界条件由数值解满足由此可以得出结论,该数值解是相一致的解析解,其中后者是有效的,并提供合理的结果,其中后者是不可靠的5.结果与讨论在此之后的验证,在第4节所做的假设放宽和属性可根据第3.2节有所不同温度和浓度分布的结果是利用不同的入口条件两个吸收和解吸过程进行讨论5.1.吸收以路易斯数的变化的影响,对膜内溶液微分热,以及变化的特性上吸收过程中释放进行了讨论用于模拟的吸收过程的输入参数表示在表25.1.1.以路易斯数量的变化作为格罗斯曼[16]已经进行了分析,以吸收过程有关的热效应的效果降低与减少热量吸收和增加路易斯number.1路易斯数目被定义为热大规模扩散的比率在该计算中,它主要被改变,通过改变质量扩散率;一个原因是,这个质量往往非常不清楚温度HTH和质量分数CTH的分布示于图6.实线表示在第n≠0的流动长度的结果:5为溴化锂和水以大约100的点划线曲线表示的结果为约10日在路易斯号路易斯号码的混合物同样flowlength 在与所选择的入口质量流量相结合,从入口到的第n≠0的流动长度的距离:5对应于具有直径为20mm的水平管的大约一半的圆周。
由于质量扩散率增大10的一个因子,对质量浓度边界层发展更快的吸收率较高正如预期的那样,吸收工艺的热效应上升与下降路易斯数由此可以得出结论,在质量扩散的不确定性对所述曲线的极大影响通过10倍的降低的热导率k的导致相同刘易斯号码作为十倍增加质量扩散率因此,在相同的第n个相应的结果相一致,在图中所示的点划线曲线 6.然而,k被计入量纲流动距离第n的计算因此,在后一种情况下,第N指的是实际的距离的10倍还往下流5.1.2.大部分内有效的解决方案差热有关建模的吸收现象的通常的假设是,吸收的热量释放仅在界面处,并通过该膜的传导和对流批量传送然而,在加入溶液的差分热释放在本体由于浓度边界层生长朝向壁 (2),在本研究中该释放溶液的差分热被认为仅以流动方向特别是,当蒸气被吸收的吸收的热量(焓差HV,HA在方程(8))是幅度比的溶液中的差分热较大的往往一个数量级因此,温度上升,由于热这个额外的释放是相当小的为了说明的影响,对批量内的释放溶液微分热的量由10倍相比,溴化锂/水夸大温度HTH和质量分数CTH可以看出,在图7恒定的流体性质实线是那些由图当允许的散流的内溶液微分热,虚线出现由于额外的热被释放的大部分内,温度上升相比,与溶液豁免计算微分热量的方法。
由于我们假设局部平衡在界面处,水CTH的再次的质量分数较低当我们比较这对图6,温度的定量效果以及在界面处的质量浓度是可比的总之,热额外释放导致的温度上升,在界面处的界面和下部的质量分数不过,在溶液微分热的存在下,在界面以质量分数的梯度较小相比,溶液不存在微分热,这表明低的吸收率而对于升高的温度下图2中的原因图6是高吸收率,在图7从以扩散约束源自由于溶液微分热的释放此外,Hþ超过克þ分布揭示相比的结果忽略的溶液微分热,这再次从本体内部的热源起源的释放轻微的曲率5.1.3.非恒定性效果作为吸收过程中改变温度和质量分数的次级效应,属性改变往往这些效果被认为不太重要,因为这些变化是小的为了量化的发生微分热的影响溶液,结果相比,这些具有不同的特性因此,在下面的讨论中的溶液中发生着差热不能夸大相比溴化锂/ H 2 O的混合物区分小的效果,在图示出8只接近气液界面的区域在变量属性的情况下,质量浓度在第n≠0的边界层:5被进一步开发,尽管在界面上的梯度为低因为稍微质量已被吸收的温度下在膜中较高扩散(见公式3)的菲克定律规定,只增加质量扩散率或密度的是一种可能的解释 在图9,质量扩散率(虚线),以及大规模的扩散性和密度(实线)上的膜厚GTH的各自的产品被描述。
随着对界面的质量扩散增加水分含量上升另外,可以看出,质量扩散率和密度的乘积上升以及即使随水含量的密度减小因此,更大规模的输送用较小的梯度和更多的热量被释放应当指出,在两个质量扩散率和密度的灵敏度是相对于以质量分数比至温度的变化的变化高在总结和最后两个点部分5.1.2和5.1.3,的溴化锂溶液增加界面的温度相比,通常的做法天然存在的溶液微分热散内,同时保持固定的性质,导致增加以大致0的温度:对于溴化锂和水(图中未示出)的混合物2 k当仅仅允许可变特性的效果,对于相同的混合物的界面温度约0上升:08度(也未示出)因此,两者的效果很小,几乎以相同的顺序大小的混合,但热的更重要5.2.吸收和解吸的比较在解吸质系数通常被报告为比吸收较大,虽然其原因不讨论从上面的考虑因素,在大多数情况下,已经进行了用于吸收降膜然而,它们应该是有效的解吸降膜为好用于吸收和解吸的比较,结果已被计算允许各种效果首先,非线性平衡关系的影响,在本体溶液差动热第二释放,以具有可变属性一起进行了讨论为了改变吸收脱附,边界条件必须被适当地限定整个膜的入口被假定为处于平衡状态因此,对于解吸任何输入参数等于吸收除了壁温用于模拟解吸,壁温TW被设定以上,对于吸收低于在进口和TEQ的温度;0。
的温度差驱动的过程中的绝对值,设置为20 K中吸收和解吸这是相当大的,为了更明显地呈现效果当然,在现实中,这些大的温差只发生在池脱附,并可能导致核沸腾驱动温度差相比于溴化锂吸收式制冷机的应用程序被夸大了,以便示出了非线性的平衡状态的影响通常与吸收式制冷机(也称为I型热泵)相比,吸收解吸期间的压力水平较高但在II型热泵解吸器工作在一个较低的压力水平相比于吸收器因此,在任何情况下的吸收和解吸过程的起始点也会不同这里的条件被选择为在相同的压力为了单独调查一个非线性在平衡条件中具有可变属性的连接的影响程度输入参数模拟两个进程可以在表3中看到在以下部分,主要原物理量与尺寸已被使用,因为变化的热率k改变量纲流动距离n个结合与入口条件下,无量纲温度T既不能使用,因为它是不确定的但是,无量纲横向坐标GTH被用来描绘的结果,因为它有助于按比例放大的膜厚度5.2.1.非线性均衡功能的影响饱和温度,压力和质量分数之间的关系(公式(9))已被线性化来区分从方程考虑其他效应影响的非线性如图图10表示基于低的[18]的数据非线性均衡关系与线性化关系(虚线)之间的比较平衡功能已被线性化处理为周围的入口条件从图10中的曲线。
非线性的影响就不言而喻了起始于TEQ;0由DT吸收过程中的温度降低导致的质量分数值D N比解吸期间的温度升高由相同的DT较大差异这会影响在以下的结果在图11的下部 结果吸收,与上半部分的那些脱附示,使用恒定的属性两者来计算与饱和温度和质量分数之间的线性函数产生的结果被绘制用虚线,实线表示用非线性函数的结果请注意,纵坐标被缩放到的温度差ţ当量.在与所选择的入口质量流量方面,纵向坐标x≠0:031米是大致相当于第N≠0:5,这是在上一节中介绍采用线性均衡断曲线功能是围绕在横轴对称24 K;的两种情况下,传输速率是完全一样的当非线性平衡,温度在界面是与吸收和解吸的情况下更高,由于看到图1中的相应功能的正曲率 图10.换言之,当线性均衡功能时,对于给定的组合物在界面处的界面和壁,因此,朝所述壁的热流被低估了吸收过程之间的驱动温度差由于热气流被低估,水的低级质量分数可以预期,以及因为较少的热量被释放在相反,对于解吸,墙壁和接口并朝向界面的热流之间的驱动温度差被高估,如果一个线性均衡函数被利用因此,相比于非线性的情况下的水的质量分数预期要低,以及因为更多的水被解吸12示出的质量分数超过量纲膜厚度可以看出有_由于在非线性均衡功能的所示的升高的界面温度。
是具有较高水质量分数nA的在GTH¼1为吸收和解吸案相关联再次_标有线性化处理平衡的曲线是围绕在,,横轴对称1:5在这两种情况下的吸收以及解吸,各曲线不相交铭记如图图11和12只在平衡被改变,但性质保持不变,就可以从的质量分数的梯度导出在,该传质速率是低的情况下,解吸的比的情况下的吸收时的非线性均衡被使用虽然不同的是边际_这并不同意大多数实验测量对于大多数作者的吸收被认为是在吸收式制冷机[5]的关键组成部分5.2.2.变量特性和偏微分方程热释放大部分的影响随后,可变属性在发生溶液偏微分方程相结合的热量的影响进行了研究初始状态保持不变至表3和相位平衡不线性化期间吸收,允许这些效果几乎不影响温度界面处如可以在图13中可以看出在第G的温度分布几乎完全符合前面的结果具有恒定的特性然而,如之间可以看出什么和什么解吸期间服用溶液变量属性和差热考虑当温度略低当该质量分数进行分析,类似的行为停止在吸收的情况,该质量分数超过量纲膜厚只从原始曲线偏离很少期间解吸,偏差稍微更加明显对解吸,在这两个图12和14_质量分数在界面相差约多少的各曲线之间此外,虽然图2中的曲率如图 12只在界面的变化的变化是由于在图14的曲线变量属性相交那些基于恒定的特性。
该交点为吸收在于在界面附近_所述交点为解吸是约在什么换句话说_与此相反的吸收过程_解吸过程中的质量分数的边界层进一步占变量属性时开发因此,在如图14_从什么的虚线在于下列固体那些用于吸收和解吸过程然而,所有这些影响是非常小的5.2.3.质量通量的比较在上一节中所讨论的作用影响质量通量跨越接口传输除了质量分数的分布,现在不同驱动 - 这意味着质量分数的梯度在界面处,以及质量扩散率变化的和密度进行了分析由于传质是加上传热,后者则是下面所提供的分析的一部分如图 15示出了在对应于在第5.2.1和5.2.2中所示成果膜厚GTH质量分数梯度@nA=@ GTH的绝对值模拟解吸和吸收具有恒定特性和线性均衡功能导致导致梯度等于颠倒的迹象因此,这两种情况是由一条曲线(绿虚线)所示表示当参数被保持恒定而在界面处的连接条件(公式(9))占非线性的梯度的(蓝色实线)的高吸收情况下,但解吸的情况下低(黑色实线)由于参数堪比所示绿色虚线的结果,这意味着在解吸期间的质量通量相比吸收较低当占变量参数以及溶液微分热,吸收过程中的质量分数梯度更为明显,而这是在解吸期间抑制然而,推断从梯度传送质量通量是不可能的任何更多的自热传导率,吸附,质量扩散率和密度变化的热在整个流程。
因此,在界面处的能量平衡(等式(19))进行了分析,由于在连接状态下的任何术语可以在整个过程中会发生变化首先,参数的横向发展和温度之间以及质量分数的梯度在界面中因果关系概述其次,在接口和属性之间的连接的质量通量传输进行了讨论首先,热导率k的横跨膜的分布绘于图16 中各种纵坐标由于升高的温度,在所述壁(解吸时,热导率提高了,但小于4%)改善,尽管边缘的到达一个短流距离内的接口在x多少μm时,热导率有上升趋势,约90%的膜(红色实线)在吸收期间相等,但负的温度差导致减少的超过5%的热导率可以在图16的左侧看出再次,它几乎出现在整个膜(蓝色实线)在这两种情况下,热传导性的变化源自快速热边界层的传播由于热导率的变化这一传播的情况下解吸的速度加快,而它的吸收过程中受阻因此,在界面@T=@ yjif温度梯度略有下降,因为早期的脱附(红色虚线在图17中),比它上升为吸收在可比的情况下(青色实线)温度梯度的绝对值被绘制在图17的上部 从图 16,我们可以看到,只要质量分数的边界层显著开始朝向壁增长(超过多少μm时,参见图17)中,所述热扩散降至低于解吸基准面接口它高于吸收的基础水平由于解吸开始于稍短流动距离比吸收质量分数的改变发生较早因此,图4中的温度梯度的绝对值 17长解吸过程有点高。
同时,在界面处的下降在水中质量分数限制了热诱导增加了产品的qD中在壁如可在图18的上半部分可以看到超出X¼1的曲线多少微米总体而言,在解吸过程中密度和质量扩散率的乘积比在吸收期间高在升高的温度下该所述壁多少超过45%产物提高,而降低了壁温几乎37%系数pd与增加水分含量和温度升高除了1cm时,与减小水含量的质量扩散率下降强于密度增加而增加然而,在吸收期间,尽管在界面仅轻微,PD-值保持低于解吸的值在整个膜厚度概述参数的变化后,其发展在流动距离和质量转移影响的后果说明19热导率的发展和沿界面的产物qD的已并列于流动方向上qD的解吸过程中的积极变化是伴随着热导率在自由界面附近的降解然而,吸附的热量必须提供沸腾过的水在界面处与该传热变差因此,在界面处的温度降低时,被占变量属性(参见图13中的上右侧上部青色虚线)最后,吸附热的发展有待分析如描绘于图20,由于在组合物中的变化,焓差Dhsor要求沸腾过的被吸收物质是比水的吸收过程中被释放的各自的焓差约大13%除了在界面上的热传导率低的解吸期间,SOR增加DH为第二个原因为降低温度界面处,如在图13中描绘在吸收,所考虑的效果几乎相互抵消,从而在图13中的温度分布几乎保持不变。
如图 21质量通量跨越接口传输被绘制在纵坐标x在任何情况下,质量转移的开始发生在此之前10-3微米 x多少虽然在系数qD的高壁双面变化(参照图18),但以纵向坐标多少米几乎已经持平在界面对于这个简单的原因,到这个距离质量流量的吸收和解吸的发展几乎是一致的(参见图21)如已经从图15中的质量分数梯度看见如果该属性是常数并且热流动朝向接口,梯度,因此解吸的质量通量很小(红色实线)一个简单的过程中吸收(蓝色实线)的的热流的产量为较大的质量流量的方向改变由于相关联的优势,在平衡条件下在界面处变量属性减少这种优点,因为改变在液体(青色虚线)的热或质量扩散IMPAIR传递特性如从图16中可以看出相邻的接口(什么的热传导率是加强与吸收过程中的水含量上升虽然对热传导率的值,甚至超过初始那些(基础水平),被吸收的质量通量降低,因为该产品qD的具有降低,这个过程是扩散控制期间解吸相反的效果被观察到的,虽然转印的改善明显发生进一步的下游(黑色虚线)的解释被示于图19了而对于qD的值解吸过程中增加时,热导率k被降解在界面由于降低水含量然而,吸附的增加的热(参照图20)具有要提供给煮沸过的水在界面处与该热流量已经恶化。
因此,在界面处的温度时变特性占减小(见青色虚线所示的上部13)和两端的质量通量解吸期间没有改善除了约X多少米,温度升高已经慢慢减弱该界面(图19红色虚线)下降的导热性因此,从那里开始的质量通量上升相比,恒定特性(参照图21)有趣的是,变量属性的影响是较大的吸收比此外,解吸过程中有利的特性不充分的低梯度补偿由于非线性的均衡的功能6.结论对复合换热和传质薄膜简化流体力学数值模型已经推出该模型考虑了热流由于相互扩散可变参数和大部分内的解决方案不同的热量释放对于溴化锂和水的混合物中,溶液发生着微分热的影响被证明比修改性质的影响稍大然而,这两种影响是相当小的因此,对于类似的解决方案,未来的模型应包括效果或无此外,对于简化的流体力学,已经示出吸收和解吸过程之间的差异在可比条件下,质量通量的吸收期间传送比在解吸过程显著大改进源自非线性平衡温度的哪个耦合热和质量传递的接口从平衡条件出发,对于在质量分数相当的差异,这种非线性会导致吸收相比,在解吸期间的温度上升过程中一个相当小的温度下降因此,如果平衡和可比较的温度差被假定在入口,驱动温度差解吸期间显著低于吸收过程中 - 导致传送质量通量的差异由于不断变化的传输系数(如导热性和质量扩散),吸收在升高的质量通量再次降低时,都占了变量的属性。
在吸收超过100万长度总质量流量的减少是相对于与期间解吸该升高的温度下在表3所示的可变属性和条件中计算出的较小的质量流量约10%的通常改善传输系数但是,一个短的流动距离内时,低的水含量于上的热物理性能的界面的影响补偿了热诱导的改善在吸收循环,解吸发生在较高的温度比吸收正如前面已经指出,在解吸传递系数通常报道为比吸收大从本文的结果,我们可以得出解吸过程中传递系数的提高可能是由良好的性能在较高的温度和压力水平的起源从本质上说,模型必须考虑潜在的非线性的平衡条件,而另外的效果,如可变参数和溶液微分热量释放只是很好到有特征他们会,但是用于流体对与不太有利传输性更加意义相比溴化锂附录A在以下部分中,我们描述了用于确定由于功能属性数据的方程组,从由下测得的数据来自通过回归分析[18]都尚未发表多项式回归分析由A. Wohlfeil进行作者对其表达自己的感激之情方程(21)和(20)各自必要的系数列于表4中在方程中使用的所有系数22) - (24)在表5溴化锂与水的混合物的平衡温度TEQ在式提供 (20)用公式相应的系数 (20)列于表4请注意,即纳秒指溴化锂的质量分数相对于混合物的总质量和T#必须在摄氏插入。
溴化锂与水的混合物的平衡温度TEQ在式(20)提供用公式(20)相应的系数列于表4拟合函数来确定所述的运动粘度以及动态粘度溴化锂与水的混合物的被公式(21)提供用(21)公式相应的系数列于表4上面的拟合的质量被评估为动态粘度和平衡压力前者包括密度(见公式22),后者是用公式(20)的逆计算和被选择,因为它是实际的被测由低定量图22和图23示出了报告[18]的计算值与数据之间的比较,在313.15 K和373.15ķ在报告[18]D个数据在313.15 K和373.15 K的拟合函数已经用于确定溴化锂和水的混合物的密度为通过多项式回归发现的函数来确定的LiBr的混合物和水的比热容Cp的等式(23)提供 溴化锂与水的混合物的热导率k由拟合函数确定最后三个拟合的质量被评估为两个示例性的值:比热容Cp和导热率k在图24和25计算的和测量的数据之间的比较描绘在293.15 K和353.15ķ为完整起见,在[19]提供功能的简要说明首先,扩散是在25度的数据来自柏木[21]确定这里b是在摩尔质量摩尔浓度/千克溶剂限定请注意,在方程(25),在B的正确第二系数线性是幅度小于原来印在[19]Gierow和Jernqvist[22]在25℃。
还测量了扩散[22]中所报告的,柏木的数据显示来自它们自己的数据的一些偏差扩散在25℃通常在柏木的测量低10-15%然而,偏差很小,与10个我们选择在第5.1.1节灵敏度分析的一个因素的变化进行比较一旦扩散在25℃获得,温度依赖程度占比由在方程[23]所提供参考文献。