离子液体吸收式制冷工质对竖直管内降膜吸收特性与强化传质机制研究

Ionic liquid absorption refrigeration systems possess great industrial application potential and commercial development prospects. The researches on absorption characteristic and mass transfer enhancement of falling film absorption in vertical tube for ionic liquid working pairs are the theoretical basis for the size design and parameter optimization of the absorber. Firstly, the diffusion coefficients of ionic liquid working pairs are measured by the digital holographic laser interference technique; and the semi empirical theoretical prediction model are built to describe the relationship of temperature-component-diffusion coefficient. This will lay the theoretical foundation for researched on mass transfer. Then, the researches of absorption characteristic of falling film absorption in vertical tube are conducted by experimental, theoretical method and numerical simulation. At last, the researches on mass transfer enhancement for falling film absorption are carried out, and the reasonable and effective schemes for mass transfer enhancement are developed. All the researches have important practical values and guiding significances for the performance optimization and miniaturization of the absorption chiller, and lay the preliminary foundation for the entity and commercialization of the ionic liquid absorption refrigeration system.

离子液体吸收式制冷系统具有良好工业应用潜质和商业开发前景。工质对降膜吸收特性与强化传质机制研究是进行离子液体吸收式制冷系统吸收器尺寸设计与参数优化的直接理论基础。首先，采用数字全息激光干涉技术测量工质对溶液中制冷剂的扩散系数，并建立半经验的理论预测模型用以描述溶液的温度-浓度-扩散系数特性，为传质特性的研究奠定理论基础。然后，通过实验测试与理论研究为主、数值模拟为辅的方法，研究离子液体吸收式工质对竖直管内降膜吸收的传热传质特性，并建立相似准则关联式或相关理论预测模型。最后，通过实验与理论相结合的方法展开降膜吸收强化传质机制的研究，并制定合理、有效的强化方案。项目研究对于优化吸收式机组性能、实现机组小型化具有重要的指导意义和实用价值，并将为离子液体吸收式制冷系统的实体化和商业化奠定初步的理论基础。

离子液体吸收式制冷系统具有良好工业应用潜质和商业开发前景。工质对降膜吸收特性与强化传质机制研究是进行离子液体吸收式制冷系统吸收器尺寸设计与参数优化的直接理论基础。项目包含三项主要研究内容：（1）工质对溶液中制冷剂的扩散系数研究；（2）竖直管内降膜吸收传质特性及其外加磁场强化传质机制研究；（3）目标工质应用于非常规吸收式系统的理论模拟和性能预测。. 针对研究内容（1），采用激光干涉技术对两种目标工质的相互扩散系数进行的细致全面的研究，具体获得了298.15~328.15K温度范围内[mmim]DMP/ CH3OH和[mmim]DMP/H2O溶液在离子液体浓度0.005~0.995范围内溶液的相互扩散系数，以及[mmim]DMP/CH3OH和[mmim]DMP/H2O溶液在离子液体溶度0.2~0.5条件下、磁场强度0~500mT范围内的相互扩散系数，并根据建立的理论模型绘制了浓度-温度-扩散系数（x-T-D）和浓度-磁场强度-扩散系数（x-B-D）关系图。相关研究为降膜吸收传质特性的研究奠定了数据基础。. 针对研究内容（2），采用实验与理论研究相结合的方法，开展Re数在100~300条件下竖直管内降膜吸收特性和强化传质机制研究，获得了描述竖直管内降膜吸收过程的传质特性的相似准则数关联式，定量研究了外加磁场强度0~90mT的螺线圈磁场对降膜吸收特性的强化效应，并提出了具体的外加磁场强化传质强化方案。研究结果肯定了外加垂直扩散方向磁场对降膜吸收传质性能的提升，为磁场强化降膜吸收过程在实体制冷系统中的应用提供了理论依据和理论指导。. 针对研究内容（3），开展目标工质应用于第二类热泵、扩散吸收式制冷、压缩吸收式制冷三种非常规吸收式系统的理论模拟和性能预测研究。准确模拟了目标工质应用于非常规吸收式系统的热力循环特性，通过定量对比确认目标工质应用于三种非常规吸收式系统的工业应用潜质和商业开发前景。定量计算了目标工质应用于非常规吸收式系统的稳态特性和变工况特性，基于熵方程准确预测吸收式系统各个过程和各个部件的可用能损失，为目标工质非常规吸收式系统的参数设计、性能优化奠定理论基础。