功能表面促进高温LiBr溶液降膜流动与吸收特性的强化机理研究

能源的梯级利用技术正倍受重视，其中高温吸收式热变换技术是钢铁、炼油等工业高温余热提高品位回收利用的有效手段。吸收传热传质过程是决定其技术性能和指标的重要影响因素。本项目将针对高温溴化锂溶液的降膜吸收过程，利用导热性能优异的功能材料对降膜壁面进行局部/全部改性，既保证功能涂层的高机械强度和低附加热阻，同时又改善液膜在固体表面的流动和传递特性，研究降膜吸收传热传质强化的新途径。因此，本项目在研究高温溴化锂溶液的热力学性质和物性数据的基础上，通过理论分析和实验研究，研究涂层表面构型（涂布模式）和表面自由能分布对降液膜的流动形态的影响，促进液膜在厚度方向上的掺混和波动，增强液膜自由表面与底层间的热质输运和界面吸收传热传质特性的影响机制；探究吸收过程等因素对高温吸收式热变换系统的技术经济性能的影响和能量高效利用模式。

本项目紧紧围绕功能表面促进LiBr/H2O溶液降膜流动、传热、传质的物理本质，通过热物性测试，液膜流动数值模拟，热力学（火用）分析以及HT-AHT测试平台，系统分析了高温吸收式热变换器异于低温吸收式热变换器的物理机制。实验获得了高温溴化锂溶液相平衡P-T-X计算公式，通过热线法和绝热法得到了高温溴化锂导热系数和比热容数据，并且修正了低温关系式，获得了适用于较高范围的导热系数和比热容关系式。.通过数值模拟的方法对功能表面对降液膜流动特性进行了研究，发现液膜在涂层上端交界处形成积液环，达到一定厚度后以滴状流和溪流方式通过涂层区域，在涂层下端交界处液膜重新铺展为薄液膜形式。在积液过程、溪流过程和重新铺展过程，液膜内部在轴向和径向两个方向上实现了有效的扰动掺混，随着入口速度的增大，功能表面的扰动作用减弱。.通过制备不同表面自由能分布构型的涂层分布管，研究了表面涂层分布构型对降液膜温度分布的影响，实验发现涂层导致的液膜速度不均匀，增加了液膜内的扰动，导致温度分布更加均匀。设计和建立了5kW HT-AHT实验样机系统，实验结果表明：随着蒸发温度的增加，COP 和Qa（吸收器热负荷）增加；随着吸收温度增加，COP和Qa先增加后减小；随着再生温度增加，COP和Qa先增加后略微减小；COP和Qa随系统温升增加而减小。结果表明，#1和#2涂层管总传热系数较光滑管分别提高了21.47%和24.25%。.热力学分析发现，吸收器和再生器是高温LiBr/H2O双吸收式热交换器（火用）损失最大的部件。吸收器不可逆因素主要是由溶液与热源和蒸汽之间温差引起的；再生器不可逆因素主要是由进出口溶液浓度差引起的。系统ECOP随再生温度，蒸发温度和吸收-蒸发温度的增加而增加；随吸收温度和冷凝温度的增加而减小。为了获得更好的系统性能，循环倍率应该尽可能的低且GTL不应超过72℃。.