超聲波與TiO2納米顆粒強(qiáng)化NH3-H2O-LiBr溶液鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)研究

王敏琪 周潤發(fā) 金正浩 李舒宏 封立杰

(東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院， 南京 210096)

隨著經(jīng)濟(jì)和工業(yè)水平的發(fā)展，能源短缺和環(huán)境惡化等問題引起了整個(gè)社會的廣泛關(guān)注[1-3].由于氟利昂制冷劑的限制使用，小型氨水吸收式制冷機(jī)的性能提升成為研究熱點(diǎn)[4-5].但由于氨水吸收式制冷系統(tǒng)性能系數(shù)比較低，且系統(tǒng)占地面積大，建設(shè)和運(yùn)維成本高，因此提升系統(tǒng)能效比，降低系統(tǒng)尺寸是氨水吸收式制冷系統(tǒng)優(yōu)化的主要方向.研究發(fā)現(xiàn)，在氨水體系中加入一定濃度的溴化鋰可以顯著提升發(fā)生過程性能[6-7]，但是溴化鋰的加入會對氨的吸收過程產(chǎn)生抑制.吸收器是吸收式制冷機(jī)組的核心部件，其傳質(zhì)面積占系統(tǒng)總傳質(zhì)面積的50%以上，且較高的吸收器出口濃度有助于降低系統(tǒng)中的溶液循環(huán)倍率.冷卻水和溶液之間存在傳熱阻力，使得吸收器出口溶液和冷卻水之間存在溫差.同樣地，溶液和蒸氣之間存在傳質(zhì)阻力，使得吸收器出口溶液未達(dá)到飽和[8].傳熱傳質(zhì)阻力的存在降低了吸收器出口溶液的濃度，使得溶液的循環(huán)倍率增加[8-10].因此，吸收特性的改善對提升吸收式制冷機(jī)能效與系統(tǒng)小型化至關(guān)重要[11-12].目前，在溶液中添加納米顆?；蛲饧映晥鍪?種典型改善吸收器吸收特性的手段.

納米顆粒由于表面張力的作用富集于相界面附近，通過其自身的無規(guī)則布朗運(yùn)動對流體進(jìn)行擾動，降低相界面處的傳熱傳質(zhì)邊界層厚度從而增加傳熱傳質(zhì)系數(shù)[13-16].Pang等[16]嘗試使用二元納米顆粒來強(qiáng)化吸收過程，發(fā)現(xiàn)二元納米體系強(qiáng)化效果更佳.盛偉等[13]通過研究證明了氧化鋁納米顆粒對氨水吸收過程有強(qiáng)化作用，同時(shí)也指出了納米顆粒在溶液中的分散均勻性對強(qiáng)化效果的影響.

溶液的表面張力和黏度對納米顆粒的分散均勻性影響顯著，溴化鋰的加入會增加溶液的黏度和表面張力，因此導(dǎo)致納米顆粒團(tuán)聚沉淀.表面張力的影響可以通過使用表面活性劑來排除[17-19].此外可以通過加入外界振蕩的方式阻止團(tuán)聚過程的進(jìn)行.實(shí)驗(yàn)證明，超聲波振蕩可以有效解決納米顆粒的團(tuán)聚問題，使其具有更好的分散性[20-22].

超聲波單獨(dú)作用時(shí)，可以通過機(jī)械效應(yīng)和聲空化效應(yīng)提高傳質(zhì)系數(shù)[23-25].Hamed[11]研究了超聲波對氨水溶液吸收二氧化碳過程的影響，發(fā)現(xiàn)加入聲強(qiáng)15 kW/m2的超聲波后，氨水對CO2的吸收率提升8%～10%.Zhao等[26]通過進(jìn)行超聲攪拌強(qiáng)化微孔電鑄過程傳質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超聲振蕩(功率為100 W)后，傳質(zhì)的擴(kuò)散層厚度減小50%.但是由于空化效應(yīng)和吸收過程是逆向過程，頻率較低時(shí)強(qiáng)化效果不是很明顯.Ying等[27-28]利用20～28 kHz的低頻超聲強(qiáng)化容器中甲胺鹽酸鹽(MEDA)吸收CO2氣體，發(fā)現(xiàn)超聲輻照的解吸率高出3～4倍.而Yusof等[29]發(fā)現(xiàn)采用高頻超聲輻照振蕩時(shí)傳質(zhì)性能比填充床方式提高了12倍.因此，選取合適的超聲波頻率對吸收過程的強(qiáng)化很重要.

納米顆粒和超聲波聯(lián)合使用時(shí)，納米顆粒會集中在超聲波空化作用產(chǎn)生的空化氣泡表面，降低氣液相界面的邊界層厚度.同時(shí)納米顆粒獲得的超聲場能量使其動能增加，對局部流體的擾動作用更加強(qiáng)烈[21].黃晨[22]通過在鼓泡塔中加入納米顆粒和超聲場，證明了二者之間存在著協(xié)同強(qiáng)化的作用.武耀蓉[20]推導(dǎo)了空化氣泡和納米顆粒的協(xié)同作用規(guī)律，并據(jù)此解釋了二者協(xié)同作用產(chǎn)生的機(jī)理.

納米流體通過納米顆粒的無規(guī)則布朗運(yùn)動來強(qiáng)化溶液側(cè)的傳熱傳質(zhì)過程，超聲波振蕩通過機(jī)械振蕩和空化作用對溶液進(jìn)行擾動從而對吸收過程進(jìn)行強(qiáng)化，二者在氨水溶液中存在協(xié)同強(qiáng)化效果.但針對添加有溴化鋰構(gòu)成的三元溶液中超聲波和納米顆粒對傳熱傳質(zhì)效果的影響缺乏相應(yīng)研究.在添加有溴化鋰的三元溶液中，溴化鋰對相平衡的影響會改變超聲波空化效應(yīng)的空化閾值，同時(shí)其對溶液物性的影響會改變納米顆粒分散特性.因此溴化鋰存在時(shí)，超聲波和納米顆粒對溶液吸收過程的強(qiáng)化規(guī)律會發(fā)生改變.

氨水溴化鋰三元溶液吸收過程和二元溶液吸收過程存在差異，因此納米顆粒和超聲波振蕩對其強(qiáng)化效果必然存在差異.本文通過搭建氨水溴化鋰三元溶液鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)臺，探究超聲波振蕩、納米顆粒以及二者聯(lián)合對氨水溴化鋰三元溶液中氨吸收過程中吸收速率的影響.通過調(diào)整超聲波振蕩以及納米顆粒參數(shù)探究溴化鋰存在時(shí)二者的協(xié)同強(qiáng)化機(jī)理.對比了氨水溴化鋰三元溶液和氨水溶液鼓泡吸收過程中納米顆粒和超聲波振蕩的強(qiáng)化效果差異，從而為后續(xù)研究納米顆?；虺曊袷幵谌芤何者^程中的強(qiáng)化效果提供數(shù)據(jù)支撐.

1 吸收強(qiáng)化效果評價(jià)

添加TiO2納米顆粒、外加超聲場都會使溶液的吸收過程發(fā)生改變.為定量描述TiO2納米顆粒以及超聲場對氨水吸收性能的強(qiáng)化效果，定義吸收過程平均有效吸收比Reff，即

(1)

(2)

(3)

式中，Δme和Δmn分別表示一定時(shí)長內(nèi)超聲場作用或納米流體作用下溶液以及無超聲場作用和未添加納米流體的情況下溶液吸收氨氣的總質(zhì)量，g；m|te=t0+Δte和m|tn=t0+Δtn分別表示相應(yīng)溶液t0+Δt時(shí)刻吸收的氨氣質(zhì)量，g；m|te=t0和m|tn=t0分別表示相應(yīng)溶液t0時(shí)刻吸收的氨氣質(zhì)量，g.吸收過程中溶液質(zhì)量隨時(shí)間的變化通過鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)獲取.

2 鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)描述

為衡量超聲波和納米顆粒對三元溶液吸收氨蒸氣過程的強(qiáng)化作用，本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖1所示.通過真空泵(VP)將吸收器(ABS)內(nèi)部抽成真空后，將預(yù)配置溶液罐(PCS)中的吸收基液吸入吸收器，氨蒸氣由氨罐(AT)吸入吸收器進(jìn)行鼓泡吸收，吸收過程中利用減壓閥(DP)保證吸收器入口處壓力為恒定壓力0.15 MPa，利用溫度控制器控制入口處溫度為恒定溫度20 ℃，控溫精度為0.5 ℃.

V1～V7—截止閥；SV—單向閥；VFR—?dú)怏w流量計(jì)；ES—排放溶液罐；UO—超聲波振蕩器

通過氨罐和吸收器底部的質(zhì)量傳感器(MS)以及壓力、溫度傳感器(P、T)獲取吸收過程中的氨氣質(zhì)量流量，吸收器內(nèi)部通過PID控制器調(diào)節(jié)膨脹閥(EV)的開度來改變冷卻水流量，進(jìn)而調(diào)節(jié)吸收液的溫度.通過溫度、壓力傳感器及采集設(shè)備獲得吸收器各點(diǎn)溫度和壓力，得到不同初始條件下有無超聲場、有無納米顆粒對吸收效果的影響.吸收器罐體采用AISI304不銹鋼管加工而成，其規(guī)格為φ219 mm×4 mm，高度為328 mm.鼓泡盤管規(guī)格為φ12 mm×2 mm，其中鼓泡孔直徑為1 mm，如圖2所示.3個(gè)超聲波振蕩器均勻安裝于吸收器底部，單個(gè)振蕩器功率為60 W.質(zhì)量、壓力、溫度傳感器相關(guān)參數(shù)如表1所示.

圖2 鼓泡盤管示意圖(單位：mm)

表1 測量設(shè)備參數(shù)

實(shí)驗(yàn)氨罐出口壓力通過減壓閥控制為0.15 MPa，減壓閥型號為BR1-A1D1E1A11.實(shí)驗(yàn)初始溶液在配液罐中預(yù)先配置，通過溫度控制系統(tǒng)將預(yù)配置溶液溫度控制為25 ℃.采用稱重法(測量氨水吸收前后吸收器質(zhì)量變化即為吸收量)，監(jiān)測鼓泡吸收過程中吸收器內(nèi)部溶液的質(zhì)量變化獲得質(zhì)量-時(shí)間曲線，進(jìn)行納米顆粒和超聲場強(qiáng)化三元溶液鼓泡吸收對比實(shí)驗(yàn).

2.2 實(shí)驗(yàn)步驟

首先在預(yù)配置溶液罐配置質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的溴化鋰溶液.由于納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低，因此對吸收過程影響較小.稱量實(shí)驗(yàn)所需的納米顆粒質(zhì)量，添加入預(yù)配置溶液罐中.通過電磁攪拌器攪拌2 h，確保納米顆粒分布均勻.TiO2納米顆粒以干粉形式購買自Sigma-Aldrich公司，其外觀呈白色，晶型為銳鈦型，粒徑大小為20 nm，質(zhì)量分?jǐn)?shù)(純度)為99.5%，比表面積為120 m2/g.

實(shí)驗(yàn)前對吸收器進(jìn)行保壓檢測，充注空氣壓力0.5 MPa(絕壓)，吸收器內(nèi)的壓力值24 h內(nèi)變化小于1%，則認(rèn)為氣密性良好.打開截止閥V4，通過真空泵將吸收器內(nèi)部空氣抽出,直到壓力降至1 kPa以下，關(guān)閉閥門V4.打開閥門V3，利用負(fù)壓將初始溶液容器中預(yù)配置的吸收基液由容器底部出水管吸入吸收器中，待吸收器增加到一定質(zhì)量時(shí)，關(guān)閉閥門V3.為了保證溶液吸收能力的一致性，吸收基液為水時(shí)，吸收器內(nèi)溶液質(zhì)量為2 000 g；吸收基液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的溴化鋰溶液時(shí)，吸收器內(nèi)溶液質(zhì)量為2 353 g.

調(diào)節(jié)減壓閥出口壓力至0.15 MPa，打開進(jìn)氣管路閥門(V1、V2)，進(jìn)行氨水鼓泡吸收實(shí)驗(yàn)測試25 min；每隔5 min稱量吸收器中質(zhì)量增量以計(jì)算基液吸收氨氣的質(zhì)量，本實(shí)驗(yàn)定義15 min為參考吸收時(shí)長.待吸收結(jié)束后，關(guān)閉進(jìn)氣管路閥門，打開排污閥(V5)，溶液進(jìn)入排放溶液罐(ES).打開閥門V4并連接高壓氣泵對吸收器內(nèi)部進(jìn)行吹洗.

2.3 實(shí)驗(yàn)誤差

實(shí)驗(yàn)采用間接測量方法，即通過直接測量一定時(shí)間不同參數(shù)下吸收器的質(zhì)量增量，依據(jù)質(zhì)量守恒定律，質(zhì)量增量即為氨氣吸收量，實(shí)驗(yàn)誤差產(chǎn)生于測量設(shè)備質(zhì)量傳感器，已知量程為4 000 g，精度0.1 g.每組實(shí)驗(yàn)時(shí)間為25 min(1 500 s)，采集數(shù)據(jù)時(shí)，數(shù)據(jù)采集儀周期為1 s，加上人工誤差，時(shí)間誤差最大不超過3 s.由上述有效吸收比計(jì)算公式可得如下誤差傳遞公式：

(4)

式中，每一項(xiàng)分子均表示對應(yīng)分母的實(shí)驗(yàn)誤差值，將基本誤差代入，由于Δme和Δmn采用同一質(zhì)量傳感器測量，測量精度為0.1 g，最小測量值為2 000 g；Δte和Δtn為每次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)間1 500 s，測量誤差為3 s，代入可得

(5)

經(jīng)過有效吸收比誤差傳遞計(jì)算，實(shí)驗(yàn)誤差為0.41%.由此證明實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠.

3 結(jié)果與討論

3.1 超聲波振蕩強(qiáng)化效果

針對不同的吸收基液，超聲波振蕩器安裝前后鼓泡吸收器質(zhì)量變化如圖3所示.此時(shí)超聲波頻率為33 kHz，基液分別為蒸餾水和質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%的LiBr水溶液.

(a) 基液為蒸餾水

由于吸收前期溶液氨濃度較低，吸收過程最初是傳質(zhì)推動勢較大，吸收速率較大，因此初始吸收質(zhì)量增加較快.隨著實(shí)驗(yàn)進(jìn)行，氨氣的吸收導(dǎo)致溶液的濃度增加，到后期溶液接近飽和，吸收量增量趨近于零.因此實(shí)驗(yàn)過程中氨氣吸收量增加幅度趨于減小，如圖3所示.

外加超聲波振蕩后2種基液吸收量均增加.但是在吸收過程前期和后期增加效果不明顯.氨氣的吸收量由吸收壓差(吸收器內(nèi)部壓力和入口處壓力差)以及吸收器內(nèi)部的體積傳質(zhì)系數(shù)決定，氨氣入口壓力為恒定值0.15 MPa.

在實(shí)驗(yàn)的初期，吸收過程前期吸收壓差較大，如圖4所示，超聲波振蕩引起的傳質(zhì)系數(shù)提升相對較小，有無超聲波振蕩氨氣吸收量差異較小.到吸收過程后期，由于中期超聲波振蕩對吸收量的促進(jìn)作用，吸收器內(nèi)部溶液氨濃度相較于無超聲條件下更高，氨氣吸收量的增加使得吸收器內(nèi)部壓力提升.從而超聲波振蕩存在時(shí)吸收壓差相對于無超聲波情況減小，因此增加超聲場后強(qiáng)化效果變小.

(a) 基液為蒸餾水

對于參考吸收時(shí)長(t=15 min)，在基液為純水時(shí)，超聲振蕩存在時(shí)吸收量為272 g，不存在超聲振蕩時(shí)吸收量為255 g，相對提升6.7%，有效吸收比為1.067;在基液為溴化鋰水溶液時(shí)，超聲振蕩存在時(shí)吸收量為254 g,不存在超聲振蕩時(shí)吸收量為233 g，相對提升9.0%，有效吸收比為1.09.表2中列出了有無超聲波振蕩作用下不同基液在參考時(shí)長為15 min時(shí)的吸收量、平均吸收速率及有效吸收比，可以看到溴化鋰存在時(shí)，氨氣吸收量及平均吸收率都有所降低，但有效吸收比有所提升.由于溴化鋰的存在對吸收過程有抑制作用[6-7]，無論是吸收速率還是最終吸收量，溴化鋰基液均小于純水基液.因而溴化鋰存在時(shí)，基于超聲波振蕩引起的吸收量增量相對無超聲波時(shí)更加明顯，采用超聲波振蕩來強(qiáng)化鼓泡吸收對于三元吸收式制冷系統(tǒng)更有應(yīng)用意義.

表2 在參考時(shí)長下有無超聲波作用時(shí)不同基液的吸收效果

3.2 納米顆粒協(xié)同超聲波對強(qiáng)化效果影響

圖5顯示不同基液中添加質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.1% TiO2納米顆粒，超聲波振蕩器(33 kHz)安裝前后對氨鼓泡吸收量的影響.對于2種基液，納米顆粒的加入對吸收量有明顯提升效果.從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，超聲波振蕩和納米顆粒共同對吸收過程進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，強(qiáng)化效果比二者單獨(dú)存在時(shí)更明顯.

(a) 基液為蒸餾水

對于參考吸收時(shí)長，純水基液中添加納米顆粒后氨氣吸收量為291 g，平均吸收速率為19.4 g/min；對比表2中數(shù)據(jù)，可發(fā)現(xiàn)納米顆粒添加后吸收速率提升14.1%，有效吸收比為1.141.在超聲波和納米顆粒同時(shí)存在時(shí)，對于同樣的吸收時(shí)長，此時(shí)吸收量為315 g，平均吸收速率為21 g/min，吸收效果進(jìn)一步提升，相對無強(qiáng)化效果提升23.5%.

而對于溴化鋰基液，添加納米顆粒后氨氣吸收量為251 g，平均吸收速率為16.73 g/min；對比表2中的數(shù)據(jù)，可以發(fā)現(xiàn)納米顆粒添加后吸收速率提升了7.7%，有效吸收比為1.077.而同時(shí)存在超聲振蕩作用時(shí)氨氣吸收量為275 g，平均吸收速率為18.3 g/min，相對無強(qiáng)化效果提升18%.

超聲波和納米顆粒同時(shí)存在時(shí)，2種基液吸收量和平均吸收速率都較納米顆粒單獨(dú)存在時(shí)有明顯提升，即超聲波和納米顆粒存在協(xié)同強(qiáng)化作用.

從吸收機(jī)理角度看，納米顆粒的加入會對溶液側(cè)的流動產(chǎn)生影響.但由于其質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低且固體比焓可忽略，因此納米顆粒對溶液相質(zhì)量傳遞和能量傳遞的影響可以忽略，僅考慮其和溶液之間交換動量.納米顆粒與溶液的動量交換則表現(xiàn)為納米顆粒通過自身無規(guī)則的布朗運(yùn)動擾動流體，從而改變氣液相界面的傳熱傳質(zhì)特性，強(qiáng)化在液相內(nèi)對氨氣分子的卷吸和輸運(yùn)能力以及引起的界面Marangoni對流效應(yīng)，使氨氣分子更易被吸收.但對于溴化鋰基液，溴化鋰的存在使得溶液黏度以及表面張力增加，從而對納米顆粒的分散性產(chǎn)生不利影響，因此溴化鋰溶液中納米顆粒的強(qiáng)化效果與基液為純水時(shí)相比不明顯.而當(dāng)引入超聲波振蕩后，對于已經(jīng)含有納米顆粒的吸收基液而言，以水為吸收劑時(shí)增加超聲波振蕩后吸收量提升為8.2%；而以溴化鋰溶液為吸收劑時(shí)，吸收量提升9.6%.

上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，納米顆粒對二元溶液或三元溶液均具有一定的強(qiáng)化效果.而超聲波對溶液的機(jī)械效應(yīng)會賦予納米顆粒聲場能量并轉(zhuǎn)化為納米顆粒的動能，提高納米顆粒的擾動效果；空化效應(yīng)會在溶液內(nèi)部產(chǎn)生大量的微尺度空化氣泡，納米顆粒會在空化氣泡的氣液相界面處富集，加速氣泡的生長和潰滅過程，同時(shí)對空化氣泡的聚合起到抑制作用.超聲波的介入也會緩解納米顆粒本身的團(tuán)聚效應(yīng)，使其不易沉淀失去強(qiáng)化作用，從而能提高納米顆粒的相對強(qiáng)化效果.溴化鋰對氨氣吸收過程有抑制作用，因此針對三元溶液，在對添加有納米顆粒溶液的傳質(zhì)過程進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，吸收器中安裝超聲波振蕩器對吸收過程進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化是有必要的.

3.3 納米顆粒含量和超聲波頻率對強(qiáng)化效果影響

超聲波振蕩和納米顆粒同時(shí)存在時(shí)，強(qiáng)化效果強(qiáng)于其各自單獨(dú)存在的效果.二者聯(lián)合使用時(shí)具有一定協(xié)同強(qiáng)化作用，顯然超聲波振蕩器的頻率以及納米顆粒的含量對這種協(xié)同作用具有一定影響.

圖6為溴化鋰基液中，超聲波頻率分別為0、33 kHz時(shí)，不同濃度納米顆粒對有效吸收比的影響.納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于0.10%時(shí)，氨氣吸收量隨著納米顆粒含量的增高而逐漸增多；當(dāng)納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.10%時(shí)，氨氣吸收量反而有所減少.這是因?yàn)榧{米顆粒在溶液內(nèi)發(fā)生了團(tuán)聚現(xiàn)象，納米顆粒小尺寸的特性無法完全體現(xiàn)，反而抑制一部分納米顆粒的強(qiáng)化效果.超聲波振蕩不存在時(shí)，有效吸收比在納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%時(shí)取得最大值1.08；超聲波振蕩對有效吸收比的變化趨勢影響較小，同樣在納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%時(shí)有效吸收比取最大值1.18.圖7為納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)選取0.10%，在參考時(shí)長下溴化鋰基液氨水鼓泡有效吸收比隨超聲波頻率變化圖，可以發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)選取的4個(gè)超聲頻率范圍內(nèi)，超聲頻率越高，強(qiáng)化氨氣鼓泡的吸收效果越好.

圖6 有效吸收比隨納米顆粒含量變化

圖7 有效吸收比隨超聲頻率變化

溶液的聲壓吸收系數(shù)，即溶液對超聲波能量的截取能力，和超聲波頻率的平方成正比[30].且超聲波頻率越高，則單位時(shí)間內(nèi)溶液中聲壓脈動變化頻率越高，溶液局部聲流和擾動更加明顯，因此隨著頻率的增加，吸收過程傳質(zhì)系數(shù)增加.在超聲波振蕩頻率為68 kHz時(shí)，溶液最大吸收比為1.2.

在超聲波振蕩器功率一定時(shí)，超聲波頻率越高，則局部溶液的擾動頻率越高而擾動幅度越小，因此過高的頻率對納米顆粒團(tuán)聚的抑制作用變小.從而在納米顆粒存在時(shí)，雖然整體強(qiáng)化效果變得更好，但是頻率引起的吸收量增加變緩慢.吸收量的最大值在超聲頻率為68 kHz時(shí)，溶液最大吸收比為1.26.此時(shí)相對無超聲振蕩條件，強(qiáng)化效果提升16.7%，小于納米顆粒不存在時(shí)的超聲波強(qiáng)化效果提升幅度.但是由于吸收比為1.26，納米顆粒存在對整體的吸收效果還是有積極意義的.

王益聰?shù)萚31]通過實(shí)驗(yàn)研究了外加超聲場及Fe2O3納米流體對氨水鼓泡吸收效果的聯(lián)合強(qiáng)化作用，結(jié)果表明：在混合頻率超聲場和Fe2O3納米流體聯(lián)合強(qiáng)化作用下，在20、28、40 kHz混合超聲場和質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.020%的Fe2O3納米流體條件時(shí)，達(dá)到最優(yōu)吸收比1.22.而對于本文的實(shí)驗(yàn)設(shè)定，在以質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%LiBr溶液為基液下，吸收量的最大值在超聲頻率為68 kHz，納米顆粒TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%條件下，最大吸收比為1.26.實(shí)驗(yàn)參數(shù)的差異導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的差異，但在超聲波與納米顆粒對氨氣鼓泡吸收存在協(xié)同作用上是一致的.

4 結(jié)論

1)鼓泡吸收過程氨氣吸收量增加幅度逐漸減小.外加超聲波振蕩后2種基液吸收量均增加，但是在實(shí)驗(yàn)的初期和后期，超聲波振蕩造成的差異較小.溴化鋰存在時(shí)，氨氣的吸收量相對降低，但是超聲波的強(qiáng)化效果增加.

2)納米顆粒對二元溶液或三元溶液均具有一定的強(qiáng)化效果.針對三元溶液，對添加有納米顆粒溶液的傳質(zhì)過程進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)，吸收器中安裝超聲波振蕩器對吸收過程進(jìn)行進(jìn)一步強(qiáng)化是有必要的.

3)在以質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%LiBr溶液為基液，參考時(shí)長下，氨氣有效吸收比在納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.10%，超聲頻率為33 kHz時(shí)取得最大值1.18；當(dāng)納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.10%時(shí)，吸收效果強(qiáng)化得到抑制.

4)在以質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%LiBr溶液為基液下，吸收量的最大值在超聲頻率為68 kHz，納米顆粒TiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的條件下，最大吸收比為 1.26.納米顆粒存在對NH3-H2O-LiBr三元溶液的吸收效果有一定的積極意義.