含湿烟气水平管降膜吸收机理研究

利用降膜吸收的方法回收天然气燃烧烟气中的水蒸气及其潜热对于天然气的高效使用具有重要意义。本项目采用理论分析结合实验的方法，针对高浓度不可吸收气体存在条件下水平管降膜吸收过程开展研究，掌握液膜波动流、管间液滴行为及管表面润湿等复杂流动对水平管降膜吸收耦合传热传质过程的影响，掌握水蒸气潜热回收、升温利用机制及参数匹配选择方法，探索基于改变液膜波尺度强化水平管降膜吸收性能的方法。本项目的研究结果将为研发基于开式循环吸收式热泵的含湿烟气潜热利用新技术提供理论支持和基础实验数据。

本项目以适于天然气燃烧烟气中水蒸气及其潜热回收的降膜吸收方法作为对象，研究高浓度不可吸收气体存在条件下水平管降膜吸收过程的流动和传热传质机理，探索通过组织流动强化降膜吸收过程的方法。在降膜流动研究方面，搭建完成了水平管降膜流动实验台，对多排布置的水平管外液膜和管间流体动力学行为进行了数值模拟和实验研究，揭示了溶液流量、溶液浓度、管径、管间距及逆向气流对管间流型转变的影响规律，回归出管间流型转变关联式；利用差影法对水平管周向液膜厚度分布进行了定量研究，揭示了溶液浓度、流量及管间流型对液膜厚度分布的作用机理；采用VOF方法建立了水平管降膜流动数学模型，在Re<400范围内，模拟结果与实验吻合较好。基于水平管降膜流动的内在规律，完善了含湿烟气水平管降膜吸收实验台，探索了气流和溶液的温度、流量、组分等参数对降膜吸收传热传质过程的影响机制，揭示了大量不可吸收气体存在条件下蒸汽吸收率与内部冷却热流的耦合关系，以及以蒸汽潜热升温利用为目标的参数匹配机制。本项目的研究结果将为研发基于开式循环吸收式热泵的含湿烟气潜热利用新技术提供理论支持和基础实验数据。