水平管束降膜蒸發(fā)中CO2解吸的數(shù)值模擬.pdf

1、水平管降膜蒸發(fā)技術(shù)具有傳熱效率高、預(yù)處理簡(jiǎn)單、可利用低溫余熱廢熱等優(yōu)點(diǎn)，已成為熱法海水淡化的主流技術(shù)。降膜蒸發(fā)中產(chǎn)生的不凝氣不僅嚴(yán)重惡化傳熱，而且引起淡化設(shè)備的結(jié)垢和腐蝕，使得海水淡化投資成本和運(yùn)行成本大幅升高，因此有必要對(duì)水平管降膜蒸發(fā)中CO2的解吸過(guò)程開(kāi)展研究。
　　本文把水平管束微觀相變傳熱特性和海水流動(dòng)特性與CO2解吸過(guò)程相結(jié)合，在管周向、軸向及管間劃分微元體，考慮微觀傳熱、流動(dòng)、化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)過(guò)程，建立水平管束降膜蒸發(fā)中

2、CO2解吸的數(shù)學(xué)模型。采用Matlab軟件編寫(xiě)程序，計(jì)算得到CO2解吸單元體面積、碳酸鹽組分濃度、蒸發(fā)速率和CO2解吸量的分布規(guī)律，分析了降膜蒸發(fā)中熱力和幾何參數(shù)對(duì)CO2解吸的影響。
　　模擬結(jié)果顯示：管內(nèi)外傳熱系數(shù)計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值的吻合度較好，驗(yàn)證了傳熱模型的準(zhǔn)確性；沿豎直管排方向化學(xué)反應(yīng)時(shí)間逐漸減小，并且減小的速度變緩。沿水平管長(zhǎng)方向化學(xué)反應(yīng)時(shí)間有增大的趨勢(shì)，且這種趨勢(shì)隨豎直管排節(jié)點(diǎn)的增大不斷增大；海水中決定CO2解吸的HCO3

3、-和CO32-離子濃度明顯高于CO2和H+濃度，各離子濃度在海水中的分布與 CO2解吸量和海水蒸發(fā)速率密切相關(guān)；單位面積蒸發(fā)速率和單位面積每噸海水CO2解吸量的變化趨勢(shì)相同，沿豎直管排和水平管長(zhǎng)方向均呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)；蒸發(fā)溫度和管徑對(duì)單元體分布和CO2解吸量的影響大于加熱蒸汽流速和管間距的影響，蒸發(fā)溫度升高，預(yù)熱單元數(shù)和總單元數(shù)增多，CO2解吸量減小，且減小的速率下降；管徑增大，預(yù)熱單元數(shù)和總單元數(shù)增多，CO2解吸量增大，且增大的速率下降