Numerical analysis of absorbers used in LiBr/H2O absorption refrigeration

Abstract

Bu çalışmada su soğutmalı yatay ve dikey borular üzerinden film tabakası şeklinde akan LiBr-H2O çözeltisinin buharı emme işlemi nümerik olarak incelenmiştir.Sadece LiBr-H2O çözeltisi incelenmiş olmasına karşılık, üretilen model emici madde uçucu olmadığı sürece herhangibir çözelti-gaz çiftine de uygulanabilir._x000B_Analitik çözümleme problemin karmaşıklığı ve ısı-kütle transferinin birbirine çok güçlü bir şekilde bağlı olması sebebiyle birçok basitleştirici varsayım yapmadan mümkün değildir. Bu sebeple her iki geometri için kontrol hacmi metoduna dayalı nümerik modeller oluşturulmuştur. Film hidrodinamiği için Nusselt'in analitik çözümü kullanılmıştır, ancak bu çözüm, film kalınlığının buhar emilimi ve fiziksel özelliklerin yerel değişimine bağlı olarak değişmesine imkan verecek şekilde değiştirilmiştir. Bu değişikliğin sistemin kütle dengesinde önemli iyileşmeler sağladığı gözlemlenmiştir. Nümerik ayrıştırma için kullanılan ızgara yapısı uzayda sabit olup dikey absorber modeli için dikdörtgen yapıda, yatay absorber modeli için geometri uyumlu yapıdadır._x000B_Enerji ve kütle taşınım denklemleri bu ızgara yapıları kullanılarak nümerik olarak ayrıştırılmış ve film yüzeyinde ve boru duvarında sınır şartları bilinmediği için çoklu iteratif yöntemlerle çözülmüştür. Yerel fiziksel özellikler her iterasyon öncesi güncellenmiştir. Boru içinde akan soğutucu su için bir boyutlu enerji dengesi kurulmuştur ve iteratif yolla bir boyutlu soğutucu su sıcaklık dağılımı elde edilmiştir. Her iki modelden elde edilen sonuçlar literatürdeki deneysel sonuçlarla kıyaslanmış ve yaygın olarak kullanılan şartlarda deneysel sonuçlarla çok iyi derecede anlaşma gözlemlenmiştir. Vapour absorption of LiBr-H2O solution flowing over water cooled vertical and horizontal tubes in the form of falling film is investigated numerically. Although only LiBr-H2O solution is investigated, the present model can be applied to any other absorbent-absorbate pairs as long as the absorbent is nonvolatile._x000B_As analytical investigation of the process without many assumptions is impossible due to the complex and coupled nature of the problem, numerical models using finite volume formulations are created for both geometries. Nusselt?s solution is used for film hydrodynamics for both geometries, however it is modified slightly to allow for a change in film thickness with absorption of vapour and change in physical properties. It is observed that this modification improves accuracy of the simulation by reducing error greatly in conservation of species. Rectangular Eulerian grid is used for vertical absorber model, and body-fitted physical Eulerian grid is used for horizontal absorber model by performing a coordinate transformation. Coupled energy and species transport equations are solved numerically._x000B_Because the boundary conditions at the tube wall and film surface are not known, a multi iterative process is employed. Also one dimensional energy balance was employed for the cooling water side and bulk temprature distribution of the cooling water is obtained by an iterative procedure. Local physical properties are updated at each iteration. Results for both models are compared with experimental data available in the literature and it is shown that agreement is very good under most common conditions.