二元混合工质变组分蒸发过程的传热传质研究

论文摘要

节能和环保方面的要求使得混合制冷剂作为当前优选的替代制冷剂得到越来越广泛的研究和应用。然而,由于混合制冷剂特别是非共沸制冷剂本身的温度滑移现象或制冷机组产生泄漏等原因,系统在运行过程中制冷剂组分会发生变化从而影响机组性能。为补充制冷剂组分以保持混合制冷剂的优良性能,需要对补充组分的量进行计算。对混合工质蒸发过程中组分变化的研究本质上是对其热物性特征,如热传导系数和比热容等参数变化规律的求解。因此,问题转化为通过容易测得的温度、压力等参数反演出混合工质热物性参数的问题。对于二元共沸混合工质,以酒精溶液为例,基于在共沸点压力对组分的一阶导数为零这一条件,用牛顿迭代法求解使压力对组分的一阶导数为零的根,从而获得共沸混合物的共沸组分。对于二元非共沸混合工质,应用Levenberg-Marquardt反问题方法建立了一维非稳态热传导模型,通过试验测得的瞬态温度数据预测与温度呈线性关系的热传导系数等热物性参数,从而获知二元非共沸混合工质在蒸发过程中热物性参数的特征数据。本文对混合工质在蒸发过程中的热物性特征的变化情况进行了探讨,比较了二元共沸混合工质与二元非共沸混合工质研究方法上的区别。从理论方法和试验角度给出了详细的分析和计算。为今后混合制冷剂净化回收研究和实际应用提供了一些有参考价值的理论方法和数据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 论文研究的背景及意义
• 1.1.1 替代制冷剂的发展状况
• 1.1.2 传统的制冷剂回收方法
• 1.1.3 混合制冷剂回收过程中的问题
• 1.2 研究方法及国内外研究现状
• 1.2.1 反问题与热传导反问题概述
• 1.2.2 主要研究方法
• 1.3 二元共沸混合工质与非共沸混合工质研究方法
• 1.3.1 二元共沸混合工质的研究方法
• 1.3.2 二元非共沸混合工质的研究方法
• 1.4 本文的主要工作
• 1.4.1 研究的目的和意义
• 1.4.2 研究的内容
• 1.4.3 创新点
• 2 二元共沸混合工质蒸发过程的理论研究
• 2.1 二元共沸混合工质数学模型概述
• 2.1.1 酒精溶液的性质
• 2.1.2 方法描述
• 2.1.3 Wilson 模型
• 2.1.4 UNIFAC 模型
• 2.2 分析求解
• 2.3 计算流程和结果分析
• 2.4 本章小结
• 3 二元非共沸混合工质蒸发过程的理论研究
• 3.1 理论基础
• 3.2 基于丙酮-水溶液的二元非共沸混合工质数学模型
• 3.2.1 丙酮和水的基本参数
• 3.2.2 一维非稳态热传导模型的建立
• 3.2.3 一般步骤与算法流程
• 3.3 程序结构及框图
• 3.4 本章小结
• 4 二元混合工质蒸发过程中物性变化的试验研究
• 4.1 二元非共沸混合工质蒸发过程的试验研究
• 4.1.1 试验装置和方法
• 4.1.2 试验结果与分析
• 4.2 二元共沸混合工质蒸发过程的试验研究
• 4.2.1 试验装置与方法
• 4.2.2 试验测量及结果分析
• 4.3 本章小结
• 5 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• A L-M 算法程序
• B-最速下降法
• C-牛顿迭代法
• D-非共沸试验计算主程序
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文