【摘要】：近年來,自然資源的緊縮使人們對資源的利用率提出更高的要求,溶液除濕作為一種極其節(jié)能的空調(diào)技術(shù)日益受到學者們的重視。當前關(guān)于溶液除濕的研究主要集中在實驗研究和NTU-Le方法上,而通過CFD方法可以得到填料內(nèi)部除濕的具體物理過程,其優(yōu)勢是不言而喻的。本文通過使用CFD中的VOF技術(shù)模擬研究了多相流體在規(guī)整填料上的流動規(guī)律,包括幾種不同類型的規(guī)整填料,模擬了三角形填料、梯形填料、矩形填料上液膜的形成過程,發(fā)現(xiàn)矩形填料對于增大氣液接觸面積的作用并不明顯,不適用于作為除濕填料。對于不同波距的三角形填料上的液膜流動情況進行模擬及分析,發(fā)現(xiàn)波距對于液膜的流動狀態(tài)有較大的影響,當波距過小會引起除濕溶液在填料凹槽處的黏連。討論了不同填料傾角、不同除濕溶液的情況下液膜的流動形式,模擬結(jié)果顯示,傾角過大或者過小均會影響液膜在填料上的均勻性;不同除濕溶液所形成液膜的狀態(tài)也會發(fā)生變化。對于相關(guān)領(lǐng)域較為有爭議的相間切應(yīng)力動量源項對液膜的影響,通過研究降膜平板液膜的速度場進行了重點討論,得出該動量源項只有達到一定的空氣流速才對液膜起作用的結(jié)論。對于梯形填料和三角形填料上氣液逆流的情況做了模擬和比較,討論了這兩種不同填料結(jié)構(gòu)對速度場、壓力場等的影響,從速度矢量圖以及壓力分布云圖看出在梯形填料凹槽部位會形成較大的氣流旋渦,其壓降也遠遠大于三角填料。本文還模擬了不同填料結(jié)構(gòu)上液膜流動與傳質(zhì)同時進行的動態(tài)過程,得到幾個不同時刻上水蒸氣質(zhì)量分數(shù)分布圖,進而研究除濕的動態(tài)過程。通過調(diào)整風速的大小從而研究風速對不同規(guī)整填料的除濕效果的影響。比較三角填料和梯形填料濕空氣出口處水蒸氣質(zhì)量分數(shù)的變化,得到空氣流速越大,填料結(jié)構(gòu)對除濕效果影響就越小的結(jié)論。改變規(guī)整填料入口處水蒸氣質(zhì)量分數(shù)的大小,得到了幾種不同工況下的水蒸氣質(zhì)量分數(shù)分布云圖,并取同一截面上水蒸氣質(zhì)量分數(shù)梯度分布,說明濕空氣質(zhì)量分數(shù)越大,傳質(zhì)速率就越大。保持風速不變,通過調(diào)整溶液流量的大小,研究了溶液流量的大小對填料除濕能力的影響,我們得出,在一定流量變化范圍內(nèi),除濕溶液流量越大,由于會填充規(guī)整填料凹槽部位,導致氣液比表面積減小,從而降低了除濕能力。對于氣液傳質(zhì)過程中所發(fā)生的Rayleigh-Bdnard-Marangoni效應(yīng)進行了數(shù)值模擬,與實驗結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)濃度場吻合較好,并且通過觀察壓力云圖分布得出對流傳質(zhì)是小尺度進行的。本文對溶液除濕的研究不僅為溶液除濕技術(shù)在工程實際的應(yīng)用提供一定的參考意義,為學術(shù)方面的相關(guān)研究也提供了一種思路。
【圖文】：

這個過程基本使用的是低品位能源，也是溶液除濕循環(huán)一大優(yōu)勢所在。圖2-1 使用焓濕圖表示了這一過程，由于溶液除濕過程的推動力是溶液表面與濕空氣的水蒸氣分壓力差，也可以認為是含濕量差，，所以除濕過程中溶液表面的等效水蒸氣分壓力是逐漸增大的，當與濕空氣達到平衡的時候，在圖中表示為點 B，榮而言除濕過程結(jié)束，而這部分溶液也由濃溶變?yōu)橄∪芤�，這里，我們給出溶液表面等效水蒸氣分壓力的計算式：

(/)3 kgm( kg/ms)s (N/m)Cp1180 0.00359 0.0893 方法擬所采用的計算方法與文獻[19]的方法類似，在計算力和速度的耦合采用 SIMPLE 算法，壓力場采用 PRE、能量、湍動能、耗散率、組分輸運方程均采用一階格式的離散將會詳細進行介紹。對于氣液界面的追蹤struct 界面重構(gòu)技術(shù)，圖 3-1 對實際界面以及 Geo-Re擬的界面進行了比較，可以直觀的看到這種方法的精 10-5s。由于非穩(wěn)態(tài)過程并沒有正真意義上的穩(wěn)定，達到平穩(wěn)時，即可認為收斂，如圖 3-2 所示。
【學位授予單位】：廣州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU834.9

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本文編號：2605188