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文檔簡介
1、目前我國能量的供給主要是依靠傳統(tǒng)化石能源的燃燒,隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展,能源消費的增加,CO2的排放量也逐年增長,由此造成的溫室效應給人們的生存和生活帶來了巨大的威脅,碳捕集與封存技術應運而生。在眾多碳捕集方法中降膜法因具有驅動能耗低、設備結構簡單、傳熱傳質效率高等優(yōu)點引起了眾多研究者的關注。本文針對降膜吸收器內的熱質耦合及其強化問題,做了以下幾個方面的研究:
?、俳⒘艘掖及匪芤汗饣瑢恿鹘的の誄O2的數(shù)學模型,研究了降膜流動過
2、程中液膜內部、氣液相界面上溫度、濃度的分布規(guī)律,并討論了液膜內熱通量、質量通量和CO2吸收速率沿液膜下降方向的變化規(guī)律。結果表明:界面溫度在入口處迅速上升,隨后呈指數(shù)規(guī)律下降;相界面處的熱通量、質量通量、液膜流動方向上 CO2吸收速率在入口處直線下降,隨后小幅變化,說明吸收作用主要發(fā)生在入口段附近。為CO2減排方法的改進與提高提供理論指導。
②降膜流動具有不穩(wěn)定性,這種性質所表現(xiàn)出來的動力學行為會對液膜內部的傳熱傳質產(chǎn)生較大的
3、影響,為深入了解這一機理建立了氣液逆流降膜模型,研究了逆向氣相速度、液相雷諾數(shù)對相界面湍動、界面面積、液膜內部速度場、壓力場的影響。研究發(fā)現(xiàn),當液相雷諾數(shù)在6~100范圍內,逆向氣相速度為零時,隨著液相雷諾數(shù)的減小相界面發(fā)生湍動的位置提前,界面處的壓力、剪切力變化加劇。在較高逆向氣相速度(3~5m/s)時界面面積隨著液相雷諾數(shù)的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。界面湍動隨逆向氣相速度的增加而增強。當逆向氣相速度較高時液膜內部的壓力變化劇烈,壓
4、力梯度增大,且液膜波峰處會產(chǎn)生循環(huán)流動。
?、劢的ぐ灞砻嫘蚊才c壁面接觸角會對降膜流動過程中液膜的鋪展產(chǎn)生較大的影響,針對這一現(xiàn)象建立了三維降膜流動模型,并與前人的實驗與理論數(shù)據(jù)對比,吻合良好。研究發(fā)現(xiàn)當降膜板為橫向波紋板時,液膜界面湍動最強,概率密度分布函數(shù)(PDF)峰值出現(xiàn)的位置最大,此時波紋板的波谷處會有循環(huán)流動產(chǎn)生。隨著壁面接觸角的減小與液相雷諾數(shù)的增加液膜會依次從滴狀流到溪流、片狀流、完整流轉變;當壁面接觸角在親水范圍內
5、時,液膜PDF峰值出現(xiàn)的位置幾乎不變。
④由溫度不均引起的熱Marangoni效應會對降膜流動過程中液膜鋪展特性、液膜吸收產(chǎn)生較大影響,針對這一問題建立了三維降膜模型。研究了降膜板與液膜間不同溫差下液膜表面的溫度分布、厚度分布及對降膜吸收效果的影響。研究發(fā)現(xiàn),當液膜溫度高于降膜板溫度時,液膜的擴展寬度隨著液膜與降膜板之間溫差的增加而增加,液膜內部邊緣區(qū)域的速度場會向液膜的外側發(fā)生較大的偏轉,根據(jù)這一現(xiàn)象可以將液膜分為中心區(qū)域與
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