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工程熱物理所提出回收高濕煙氣中水及潛熱的新技術(shù)路線

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工程熱物理所提出回收高濕煙氣中水及潛熱的新技術(shù)路線

摘要: 　　燃氣鍋爐和空氣濕化燃氣輪機循環(huán)排煙中的蒸汽體積含量可達20%，汽化潛熱相當于天然氣低位發(fā)熱量的10%左右，直接排放會造成能源和水的浪費。為提高能源利用率，回收水資源，中國科學(xué)院工程熱物理學(xué)習(xí)所能源與動力 ...

　　燃氣鍋爐和空氣濕化燃氣輪機循環(huán)排煙中的蒸汽體積含量可達20%，汽化潛熱相當于天然氣低位發(fā)熱量的10%左右，直接排放會造成能源和水的浪費。為提高能源利用率，回收水資源，中國科學(xué)院工程熱物理學(xué)習(xí)所能源與動力學(xué)習(xí)中心首次提出了利用開式循環(huán)吸收式熱泵回收高濕煙氣中的水及潛熱的技術(shù)路線。該系統(tǒng)將液體除濕和余熱回收利用結(jié)合起來，提高了煙氣露點，可實現(xiàn)潛熱和水的同時高效回收，具有較好的經(jīng)濟效益和推廣價值。
　　吸收器作為開式循環(huán)吸收式熱泵的關(guān)鍵單元部件，其吸收特性對熱泵性能、設(shè)備尺寸及投資造價有重要影響。水平管外降膜吸收器具有傳熱傳質(zhì)效率高、動力消耗低、處理量大等諸多優(yōu)點，是吸收器的發(fā)展方向之一。水平管吸收器內(nèi)，管外降膜區(qū)吸收劑的流動形態(tài)、液膜厚度分布及管間區(qū)吸收劑的流型變化對氣液傳熱傳質(zhì)效率有重要影響，需要深入學(xué)習(xí)。
　　為此，能源與動力學(xué)習(xí)中心的學(xué)習(xí)人員建立了適于逆向氣流下的水平管外降膜流動三維瞬態(tài)數(shù)值模型。該模型可準確預(yù)測多排水平管間液體流型轉(zhuǎn)變特性及其影響因素，分析不同流型下水平管外液膜厚度沿管周向和軸向不同的分布規(guī)律（見圖1，2，3），并通過自建的水平管外降膜流動特性學(xué)習(xí)實驗臺對模型精度進行驗證。在此基礎(chǔ)上，開展了高濕煙氣水平管外降膜吸收過程的傳熱傳質(zhì)耦合機理學(xué)習(xí)；首次構(gòu)建了具有預(yù)報能力的適于濕煙氣吸收的水平管外降膜吸收機理模型；利用研制的具有液相內(nèi)部溫度場測量手段的高濕煙氣水平管外降膜吸收實驗臺進行模型驗證和修正，獲得了高濕煙氣下水平管外降膜吸收過程中氣液兩相部分瞬態(tài)的流動、傳熱和傳質(zhì)耦合規(guī)律；提出了適于濕煙氣水平管外降膜吸收器設(shè)計參數(shù)和操作條件的匹配選擇方法以及優(yōu)化方案。
　　上述工作得到了國家自然科學(xué)基金和政府間國際科技創(chuàng)新合作重點專項的支持，相關(guān)學(xué)習(xí)成果發(fā)表在Desalination、化工學(xué)報、太陽能學(xué)報上。

　　圖1 滴狀流型下，管軸向坐標為0.015m-0.065m，對應(yīng)周向角為45°，90°，135°，四個時間點為0.675s，0.702s，0.720s，0.741s時液膜厚度的分布。

　　圖2 柱狀流型下，管軸向坐標為0.015m-0.065m，對應(yīng)周向角為45°，90°，135°，四個時間點為0.822s，0.846s，0.885s，0.930s時液膜厚度的分布特點。

　　圖3 片狀流型下，管軸向坐標為0 m-0.1m，對應(yīng)周向角為45°，90°，135°，四個時間點為0.813s，0.867s，0.885s，0.930s時液膜厚度的分布。工程熱物理所提出回收高濕煙氣中水及潛熱的新技術(shù)路線  |  責任編輯：蟲子
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