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毕业设计（论文）
设 计 内 容 主要结论 外文文献翻译及原文
扩散吸收式制冷系统汽泡泵流量特性的实验研究
摘要
对于扩散吸收式制冷气泡泵性能进行了实验研究。气泡泵的特性及工作条件确定制冷系统的效率。设计了一个在连续模式下的实验装置，组合并成功运营。实验通过改变一些参数来影响气泡泵性能。实验结果表明，气泡泵的性能主要依赖于驱动的热输入和下沉率。驱动热输入应用20瓦和200瓦的一个合适的大小的泵管。对三个下沉率进行了测试，分别为25%、35%和45%。结果表明，振荡流的运行现状离子的泡沫泵和振荡频率随下沉率的增加而增加。制冷剂（氨）的平均流量和制冷剂（氨）的平均质量流率随加热功率的增加而增加，但是，质量流率的少与多的解决方案的功能是流动制度。此外，实验结果被用来确定最佳的加热功率是因为在这项研究中考虑了不同的浸没率。最佳加热功率为30 W 到130 W的25%下沉率和从30 W至80 W的35%和45%的下沉率。
关键词： 传播吸收制冷 泡沫泵 流动型态 振荡流
1、主要内容介绍
扩散吸收式制冷（DAR）系统，热驱动的泡沫泵用于循环溶液从吸收器的发电机。一个气泡泵是一个简单的垂直管，从锅炉或发电机中引入的液体和蒸汽流在底部被引入。液相填充到一个预定高度的电梯管。汽相循环这部分会形成泡沫，活塞驱动的液体在管的其余部分。气泡泵是扩散吸收式制冷系统中的一个重要组成部分。
Benhmidene等人[ 1 ]，从加热模式的角度看了气泡泵的配置。作者报告的第一个配置是一个单一的提升管的热输入，限制在底部的一个小的加热区，另一个配置由各种提升管组成，集成了平板太阳能集热器或热交换器间接加热。
Zohar等人[ 2 ]，进行了热力学分析，研究了三种不同配置的发电机和泡沫泵对雷达系统性能的影响。他们的结论是发电机和气泡泵的配置是有很大联系的。
提出双流体模型的Benhmidene等人[ 3,4 ]，探讨热输入对在不同操作条件下均匀加热气泡泵的影响。最佳的热输入是管直径和质量流量相关的函数，而泵送液体所需要的最小热输入为与管直径关联的函数。此外，Benhmidene等人[ 5 ]，研究了溶液中的管道直径、压力、氨水质量分数等几何参数和操作条件对液体泡沫泵入口的影响以及汽泡泵出口处的流量参数。其得出结论：管直径是影响气泡泵运行的参数。
Maet等人[ 6 ]，采用双流体模型来描述两相流动和传热过程的两相闭式热虹吸管。他们报告说，流动模式预测的数值分布和参数的不同操作条件，与实验结果相吻合。
气泡泵的均匀加热管的结构是由Garmaetal. 等人[ 7 ]采用CFD（计算流体动力学）工具ANSYS / FLUENT研究的。热的影响对水在竖直管内的沸腾流动进行了分析，结果表明，当壁部分加热时，空隙率较高。流型的重新分配是基于沿管的空隙率变化确定的。
Sooet等人[8]，对扩散吸收式制冷循环中气泡泵饱和流动沸腾传热进行了多维数值模拟。由气泡泵组成在整个泵体长度的外壁面上均匀加热垂直管。作者得出结论，他们的数值模型预测更真实的氨的性能/水泡沫泵比一维模型。
Pfaffet等人[9]，研究了水/溴化吸收冷却循环的汽泡泵。他们开发了一个数学模型，使用压力计原理评价气泡泵的性能。他们报告说，泵的比例是独立的热量输入。然而，当热输入到气泡泵增加时，泵的频率增加，或如果管直径减小。然后，该模型被用来分析氨/水的气泡泵。结果表明，直径
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最大化的气泡泵的效率是在4毫米和26毫米之间或抽液速率之间的 0.0025公斤到1公斤和0.02公斤到1公斤。但是，效率会迅速下降，且低于使用直径的最佳范围值；因此他们推荐直径应略高于最佳范围的值。
Rattnerand Garimella [10] ，提出了一个工作液在宽范围的操作条件下，7.8毫米的内部直径气泡泵水蒸汽发生器的实验研究。这个泡沫泵的发电机可以用热输入温度低至11摄氏度以上的流体饱和温度，是一种机械的流体流动和传热模型的开发和验证。这个调查表明，集成的流体加热的气泡泵发生器是一种很有前途的替代传统的现场加热的配置，可以使制冷使用低级别的热能量。
Ben Ezzineet 等人 [11]，对风冷式扩散吸收式制冷机进行了试验研究。一个新的概念，发电机组成的单独的锅炉和汽泡泵，而不是通常的组合发电机进行了测试。在汽泡泵的热输入变化范围从170瓦至350瓦，而驱动温度在120范围内的范围150，最低温度达到了在蒸发器入口处为138°C，驱动温度为10°C和260 W的热输入。在这些操作条件下，该机在这些操作条件下的工作（系数）达到最大0.14。
Jakobet 等人[12]，报道说，一个间接加热的发电机，掺到了泡沫泵是主要的新特征的太阳能热驱动的氨水扩散吸收式制冷机和所有的原型结构化表现良好。最大的工作系数达到了0.38。
其他的实验和理论研究（Nicklin [13], Lister [14], Jeonget [15]等人）表明，对于一个特定的热输入，升管的直径对泵送率没有影响，如果泵是运行在段塞或流失制度下，当最大扬程管直径超过时，从段塞流到间歇搅拌型流的流型转变。在超过一个证书是泵的高度，泵的动作停止。
在目前的工作中，一个连续的实验装置的设计，建成并成功地作为一个泡沫以氨水为工作副泵。对热输入和下沉率对热性能的影响进行实验研究。 2、实验装置和过程描述
2.1 实验装置
1：溶液配制槽； 2：溶液储液罐；3：水平指示器；4：换热器；5：汽泡泵；6：分离器；
7冷凝器； 8：预热器，9：恒温浴，10：加热液，11：保温
图1：试验装置技术图
图1所示的技术图中所示的实验装置包括一个溶液制备罐、一个液储液罐、一种液体预热器、一个气泡泵、一个液相/汽相分离器、一个液体/蒸汽相分离器。冷凝器和冷却系统中的氨/水作为工
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作流体。氨水/水溶液，储存在制备液罐中，根据容器的容器进入气泡泵一个预定义的下沉率。加热时，使用一个热传输流体从一个恒温浴。由气泡泵泵出的液体/蒸汽混合物在液体中分离蒸汽分离器。在一个水冷却的冷凝器中冷凝的蒸汽相，其中的冷凝水的质量流率的测定在出口处。同时，泵的质量流量测量差的溶液。将冷凝液和水溶液混合在储液容器中，并通过热交换器将混合物供给到汽泡泵。分离器和泡沫泵与玻璃棉绝缘。 2.1.1 液制备槽
用于按所需氨质量分数，制备所用的工作液的水和氨的量，氨蒸汽被引入到预分离罐后将所需水量。在几个小时内进行了氨水蒸气在水中的吸收过程，并要求用一个水进行冷却流流经线圈安装在制备罐。在吸收过程中，对罐中的压力控制。 2.1.2 液预热器
在氨水中的大多数溶液通过预加热器，以达到饱和温度之前，进入气泡泵。预加热器是由双同轴管形成的换热器。大多数溶液流入内管加热的热水循环，在环形空间内，60摄氏温度下的固定温度下，由恒温槽中的水进行循环。 2.1.3 泡沫泵
由同轴双筒组成的气泡泵，在所有实验中，作为加热流体在环中流动的环形管内主要溶液循环。加热由一个最大加热功率为3500 W的恒温槽和一个绝缘层附在鼓泡泵管组成，以减少热损失。根据定义的浸泡比例（h/ H），其中h代表水位以及H代表溶液在气泡泵的水平位置。 2.1.4 液体/蒸汽分离器
液体/蒸汽混合物被泵送至分离器，这是一个不锈钢的空心圆柱体，将会对送入的溶液（液体）和制冷剂蒸汽分离。 2.1.5 冷凝器
冷凝器由两根同轴管制成。在环形空间中，冷却水在温度为26摄氏度。 2.1.6 冷却器
冷却器也由具有类似尺寸的2个同轴管制成，其由冷凝器热管内的热溶液流入，而冷却水循环在环形空间中。 2.1.7 水库
氨冷凝和过冷的冷水混合溶液流到水库。新的氨水通过一个预加热器进入气泡泵管中，罐中的混合物沿着管道进入水冷却的一个线圈。这个水库连接着一个水平指示器。 2.2 实验测量
对于选定的工作条件和几何参数，总结如表1所示，每个组件的入口和出口的测量和存储在60秒的时间间隔由一个登记系统进行登记。在冷却器和冷凝器的入口分别测定了冷凝液（氨水）和差的溶液的质量流量。因此，研究了热输入对鼓泡泵性能的影响。在不同的热输入值的热输入的各种参数的变化与质量流量进行了分析。
表1在实验工作中考虑的工作条件的总结。
参数
氨的质量分数（无量纲）
下沉率（%） 管直径的气泡泵（毫米） 管长度的气泡泵（米）
热输入（瓦）
数值 0.6 25、35、45
6 1.6 20—200
以上数据减少是基于以下的能量和质量平衡： 热输入计算根据流动的表达：
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Q?mrHr??mPHP?mCHC? （1）
水库的整体质量平衡表达式：
mr?mP?mC （2） 其中：
????Hr是在气泡泵入口处的压力和温度计算出的多余溶液的量；
HP是由气泡泵出口处的压力和氨的质量分数计算出的差； HC是氨蒸汽从分离器温度和压力计算的焓。这里假定只有氨汽。
3、结果与分析
表2显示了一些注册数据，包括氨的质量分数在多和少的解决方案。利用软件工程中的属性库实现了氨质量分数的计算方程求解（EES）。
根据表2所报告的压力值，储层和分离器压力之间几乎没有区别。压力的平均值是11左右。最小驱动温度在气泡泵的入口处，约60°C时，最大驱动温度为68°C，在不同的下沉率和热输入时，溶液中的最小氨水质量分数在0.41到0.50之间。
表2数据和计算参数
下沉率
45% 11.4–12.5 11.2–12.5 60–71 59–62 20–125 25–27 0.6 0.55–0.5
35% 10.1–12.3 10–11 62–74 60–61 21.8–145 25–27 0.6 0.51–0.48
25% 10–11.5 9.7–11.3 70–82 60–68 22–200 25–27 0.6 0.46–0.41
变量
分离器流量（bar） 储水罐量（bar） 分离器温度（°C） 泡沫泵入口温度（°C）
热输入（W） 冷却液温度（°C）
Xr Xp
3.1 气泡泵的流动模式
图2显示的是制冷剂（氨）的制冷性能的优良随质量流量与热输入变化。在热输入高的情况下得到的制冷剂的质量流率呈线性变化，制冷性能随质量流量增加急剧增加，达到最大值，然后降低热输入增加。类似的结果在其他文献中的调查报告（Jeonget等人[ 16 ]、Benhmidene等人[ 15 ]）。这一趋势的制冷性能随质量流量与热输入变化是由于流动制度过渡造成的。由于振荡，热输入低值（30 W）和45%的下沉率，在泡沫泵的流量模式是泡状流动。当泡沫泵接收更多的热量，在蒸汽的产生增加导致一个段塞流，其中的汽相是能够提高在气泡泵的液相（增加的质量流量）。然后，流失流动制度开始在较高的热输入值，从而导致泵的溶液的质量流量的增加。
图3显示了制冷剂的质量流量随热输入的增加而线性增加。这可以解释由蒸汽增加而不是制冷效率增加。制冷剂质量流量随下沉率在泡沫泵加热溶液的体积也较高。
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