纳米颗粒在氨水溶液降膜发生中热质传递特性分析与研究

在已配制出应用于降膜吸收研究的氨水纳米溶液，并对其稳定性、粘度及强化吸收机理进行了相应研究的基础上，欲采用理论与试验研究方法进行纳米颗粒在氨水溶液降膜发生过程中的热质传递特性研究。本项目试图验证在氨水降膜发生过程中加入纳米颗粒后，是否会因纳米颗粒微观热运动以及流动沸腾过程中气泡生长阻滞效应减弱等因素使膜内热质传递得以增强、气液界面热质传递阻力得以减小、进而降膜发生过程得以强化。本研究将建立氨水纳米溶液降膜发生过程分形模型，探索性地阐明纳米颗粒影响氨水溶液降膜发生过程热质传递的机理，揭示氨水纳米溶液在降膜发生过程中汽-液-固组分间的热质传递变化规律，为提高氨水吸收式制冷循环性能系数、促使发生设备小型化以及开发新型高效氨水吸收式制冷设备提供新的思路。

将纳米应用于氨水吸收式制冷系统中的发生过程，以达到提高系统循环性能及设备小型化目的。项目实施过程制备了高温条件下稳定分散的氨水纳米流体，通过表面活性剂与纳米作用机理，确定了分散剂与纳米在配备中的选用准则及用量，并探究了阴阳离子分散剂复配纳米溶液的稳定性。通过纳米溶液导热系数、粘度和扩散系数分析计算，得出纳米溶液发生过程的物性方程。设计搭建了氨水纳米溶液发生试验台，选取分散稳定的5种纳米溶液进行对比实验，研究表明：CB和ZnFe2O4纳米溶液的有效发生比提高约50%和70%。发生特性与纳米本身热物性存在一定关系，添加适宜的纳米与分散剂可增加发生率，且存在质量份数最佳点。而单独使用分散剂对氨气发生具有抑制作用，选择分散剂应兼顾分散稳定性及其对发生抑制作用，以期达到最优效果。从纳米微运动、界面效应、Marangoni效应、场协同理论及发生宏观压差推动力等方面对纳米强化发生机理进行了理论分析。建立了纳米强化发生过程物理数学模型，得到液膜内速度场、温度场、浓度场、膜厚、界面质量流率和热量流率等分布规律，研究了进口流量、浓度、热流密度、压力等对发生过程传热传质的影响。分析了物性及纳米布朗运动引起微扰动对纳米流体氨气发生的影响规律，表明纳米能有效提高氨气发生率。