海水水平管外降膜蒸发中CO2解吸的传递现象和机理

开展对海水水平管外降膜蒸发中CO2解吸的研究，对发展化学解吸和液膜波动强化传热的理论，推动海水淡化装备和过程应用技术的发展，具有较高的科学价值和潜在的应用前景。本申请针对水平管外降膜蒸发中CO2解吸的传热传质和化学反应的物理本质认识，广泛考虑了化学反应对液膜中CO2传质的效应以及相变传热和液膜波动对化学反应效应下CO2解吸的作用，以可视化实验为先导，结合水平管外降膜蒸发的传热特性和CO2解吸机理的认识和描述，重点发展化学反应加速CO2在液膜中传质速率的理论和计算方法、液膜波动强化相变传热的机理和耦合相变传热、液膜波动与化学反应的CO2解吸过程的数学模型，分析探讨耦合作用下CO2解吸的能质传递现象和过程特性，以及现象形成的内在原因和科学表述，揭示波动效应、相变传热、解吸和化学反应过程间的相互作用和内在联系，以期望为形成基础科学理论做些必要的探索和铺垫。

采用理论分析、实验测试和数值模拟手段对海水水平管外降膜蒸发中化学反应效应下CO2解吸过程中的传递现象和机理进行了系统和深入的研究，对不凝气解吸的优化控制和开发高效的降膜蒸发器提供了可靠的科学依据和重要的指导。研究工作达到了预期目标，主要的成果和进展有：建立了适用于降膜蒸发的海水液膜中化学反应机制，构建了化学反应效应下的CO2在液膜中化学解吸的数学模型；通过分析沿管圆周方向液膜内的速度分布，揭示了水平管外液膜中的传热和波动特性；首次采用化学解吸反应平衡所需要的时间等于海水流经水平管外所停留的时间来确定单元体的方法计算了CO2化学解吸速率，提出了决定水平管外海水液膜中CO2化学解吸速率的关键因素。本项目范围内发表论文16篇，其中国际SCI检索期刊5篇，EI收录1篇，获得国家能源局科技进步一等奖1项，国家发明专利1项，培养研究生5人。