两级气泡泵及其在添加剂作用下的特性研究

为了实现吸收式制冷机的小型化，空冷化（空气冷却）和无泵化运行是重要的研究方向。吸收式制冷系统中的溶液泵是输送溶液和提高压力的核心设备，以气泡泵来取代传统的机械泵，可进一步减小了系统对电能等高品位能源的依赖。但到目前为止，单级气泡泵的压力提升能力和泵效率尚不能完全满足吸收系统空冷化要求。另外，在溴化锂吸收系统中常采用醇类添加剂来强化传热传质，而这类界面活性剂对气泡泵有何影响尚无报道。为此，本项目提出开展两级气泡泵及其在添加剂作用下的特性研究。一方面可进一步提高气泡泵压力提升能力和泵效率以利于吸收系统的空冷化，对于进一步实现溴化锂吸收式制冷机的小型化、高效化和能源的合理利用具有重要的应用价值。另一方面对于气泡泵的质量传输机理、多相流理论、传热传质等理论研究具有重要理论研究价值。主要研究内容包括：两级气泡泵的结构参数、热力参数与性能参数的关系；添加剂对气泡泵的性能影响；气泡泵中两相流的数值研究。

为了实现吸收式制冷机的小型化，空冷化（空气冷却）和无泵化运行是重要的研究方向。吸收式制冷系统中的溶液泵是输送溶液和提高压力的核心设备，以气泡泵来取代传统的机械泵，可进一步减小了系统对电能等高品位能源的依赖。但到目前为止，单级气泡泵的压力提升能力和泵效率尚不能完全满足吸收系统空冷化要求。另外，在溴化锂吸收系统中常采用醇类添加剂来强化传热传质，而这类界面活性剂对气泡泵有何影响尚无报道。为此，本项目提出开展两级气泡泵及其在添加剂作用下的特性研究。主要研究内容包括：单级气泡泵实验研究、两级气泡泵实验研究、添加剂对气泡泵的影响研究以及气泡泵中气泡的形成相关数值模拟研究等。. 单级气泡泵实验研究结果表明：1）流量随浓度的变化基本呈现出先减后增再减的变化趋势，即在一定浸没高度和加热功率时，存在最佳溶液浓度值，但此值随着浸没高度变化而变化。2）发生器平均温度随着浓度的增大而增大，气液分离器最大压力随着浓度的增加而下降，但当浓度为59.5%时压力回升。3）在不同的浸没高度下，管径对发生器平均温度、浓溶液流量和气液分离器最大压力的影响趋势基本是相同的。当浓度为57.5%时，流量在管径12.0mm时最大，9.5mm时最小。.添加剂实验结果表明：发生器平均温度、浓溶液流量、气液分离器最大压力基本不随异辛醇添加剂质量分数的大小而变化，所以异辛醇添加剂对气泡泵的工作性能几乎没有影响。. 两级气泡泵实验研究表明：1）随着加热功率的增加，发生器温度总的趋势是升高，气液分离器温度也升高。2）吸收器温度对于不同浓度和不同浸没高度有所不同，即二级气泡泵的流量不只是随着加热功率的增加而增大，还受到其它因素如溶液浓度和浸没高度等的影响。3）两级气液分离器的压力大体上随着加热功率的增加而升高，其压差越大吸收器温度越高，亦即气泡泵运输的溶液流量越大。4）本实验条件下单级气泡泵为弹状流，而两级气泡泵则为环状流。. 基于Fluent软件模拟了气泡泵中工质为水和溴化锂溶液时气泡的成形及运动情况。同时基于气泡泵压力模型模拟得出管径、加热功率等参数对气泡泵性能的影响。