اثرات هیدروترمودینامیک و هندسه مجرای آب خنک‌کن بر جذب بخار در یک فیلم محلول لیتیوم بروماید ریزان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 گروه آیروپیشرانش، دانشکده مهندسی هوافضا، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 دانشجوی کارشناسی‌ارشد، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 دانشیار، دانشکدگان علوم و فناوری‌های میان‌رشته‌ای، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، تاثیر دبی جرمی، دما، شکل دیواره خنک‌کاری و هندسه مجرای خنک‌کن بر پدیده جذب بخار آب در فیلم ریزان لیتیوم بروماید بررسی می‌شود. مدل‌سازی عددی فرآیند جذب با استفاده از یک الگوریتم تعقیب سطح‌فاصل کاملاً همگیر در چارچوب رهیافت اویلری-لاگرانژی اختیاری انجام شده‌است. مجرای آب خنک‌کن با سه سطح مقطع ثابت، همگرا و واگرا و دیواره خنک‌کاری با دو شکل صاف و سینوسی در نظر گرفته شده و تأثیر آنها بر خنک‌کاری فیلم ریزان و جذب بخار مورد مطالعه قرار می‌گیرد. نتایج نشان می‌دهد که دیواره خنک‌کاری سینوسی به دلیل ایجاد سطح‌فاصل موجی و ناپایداری‌های هیدرودینامیکی، منجر به بهبود انتقال جرم و گرما نسبت به دیواره خنک‌کاری صاف می‌شود. در مجرای همگرا، به دلیل افزایش سرعت جریان، بیشترین آهنگ جذب بخار و شار گرمایی در فیلم جاذب محاسبه می‌شود. از طرف دیگر، خنک‌کاری فیلم لیتیوم بروماید صرفا در نزدیکی خروجی یک مجرای خنک‌کن واگرا بیشینه خواهد بود. نتایج این پژوهش می‌تواند فرآیند طراحی و بهینه‌سازی عملکرد دستگاه‌های جذب بخار را تسهیل کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Vakilipour S, Hekmatkhah R. Investigation of water vapour absorption into wavy falling films by developing a fully coupled interface tracking finite volume method. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2022;185:122397.
  • حکمت‌خواه ر، وکیلی‌پور ش. بررسی اثرات شکل دیواره بر روی پدیده جذب در فیلم مایع گرانشی با سطح آزاد. مهندسی مکانیک دانشگاه تبریز. 1401;52(4):357-366
  • Wang G, Zhang Q, Zeng M, Xu R, Xie G, Chu W. Investigation on mass transfer characteristics of the falling film absorption of LiBr aqueous solution added with nanoparticles. International Journal of Refrigeration. 2018;89:149-158.
  • Gao H, Mao F, Song Y, Hong J, Yan Y. Effect of adding copper oxide nanoparticles on the mass/heat transfer in falling film absorption. Applied Thermal Engineering. 2020;181:115937.
  • Zhang H, Gao H, Gao X, Yan Y. Falling-film absorption model considering surface wave and vibration effects based on lattice Boltzmann method. Energies. 2022;15(21):7925.
  • Armou S, Mir R, El Hammami Y, Zine-Dine K, El Hattab M. Heat and mass transfer enhancement in absorption of vapor in laminar liquid film by adding nano-particles. Journal of Applied Fluid Mechanics. 2017;10(6):1711-1720.
  • Wen T, Lu L, Luo Y. Review on the fundamentals and investigations of falling film dehumidification/absorption refrigeration based on CFD technology. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021;171:121042.
  • Triché D, Bonnot S, Perier-Muzet M, Boudéhenn F, Demasles H, Caney N. Modeling and experimental study of an ammonia-water falling film absorber. Energy Procedia. 2016;91:857-867
  • García-Rivera E, Castro J, Farnos J, Oliva A. Numerical and experimental investigation of a vertical LiBr falling film absorber considering wave regimes and in presence of mist flow. International Journal of Thermal Sciences. 2016;109:342-361.
  • Havestini RA, Ormiston SJ. Fully coupled two-phase numerical model for falling film absorption in a vertical parallel plate channel. International Journal of Refrigeration. 2018;95:108-121.
  • Havestini RA, Ormiston SJ. An elliptic numerical analysis of water vapour absorption into a falling film in vertical parallel plate channels. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2020;150:119266.
  • Li Y, Wei R, Zhang R, Shen W, Jin S. In silico modeling of a novel refrigeration process of the ammonia--water falling-film absorption. Industrial & Engineering Chemistry Research. 2019;59(3):1362-1373.
  • Chen S, Zhang T, Lv L, Chen Y, Tang S. Simulation of the hydrodynamics and mass transfer in a falling film wavy microchannel. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2021;34:97-105.
  • Lu H, Lu L, Gao X. Mass transfer enhancement of falling film liquid desiccant dehumidification by micro-baffle plates. International Journal of Heat and Mass Transfer. 2021;169:120945.
  • Dietze GF. Effect of wall corrugations on scalar transfer to a wavy falling liquid film. Journal of Fluid Mechanics. 2019;859:1098-1128.
  • Vakilipour S, Mohammadi M, Ormiston S. A fully coupled ALE interface tracking method for a pressure-based finite volume solver. Journal of Computational Physics. 2021;427:110054.
  • Mohammadi M, Vakilipour S, Ormiston S. Newton linearization of the Navier-Stokes equations for flow computations using a fully coupled finite volume method. Applied Mathematics and Computation. 2021;397:125916.
  • Siebe DA. Evaluation of air-conditioning systems utilizing liquid absorbents regenerated by solar energy. [PhD Dissertation]. Arizona State University; 1986.
  • Ferziger JH, Perić M, Street RL. Computational methods for fluid dynamics. Berlin: Springer; 2019.
  • Vakilipour S, Mohammadi M, Badrkhani V, Ormiston S. Developing a physical influence upwind scheme for pressure‐based cell‐centered finite volume methods. International Journal for Numerical Methods in Fluids. 2019;89(1-2):43-70.
  • Vakilipour S, Ormiston SJ. A coupled pressure-based co-located finite-volume solution method for natural-convection flows. Numerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals. 2012;61(2):91-115.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار