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基于氯氟烃类制冷剂会对臭氧层产生破坏作用并引发温室效应，人们在寻找氯氟烃类制冷剂替代物过程中，对氨这种具有良好环境可接受性的自然工质又重新重视起来。但氨吸收式制冷系统却因热力系数比较低、设备较庞大笨重的缺点而不利于小型化。因而强化氨吸收过程中的传热、传质，是解决问题的关键。纳米流体技术具有强化吸收的特性，从上世纪九十年代起，研究人员就开始探索将纳米材料技术应用于强化传热领域，与传统的传热冷却工质相比具有高导热系数、均匀、稳定的优点。鉴于传热与传质过程的相似性，研究人员也开始关注纳米流体对传质过程的强化作用。 本研究提出通过配制合适的氨水纳米流体，利用纳米流体对传热、传质过程的强化特性来提高氨水吸收性能。利用垂直管降膜吸收实验来研究纳米颗粒强化氨水吸收机理，为开发新型高效氨水吸收式制冷设备作技术储备。研究的内容和相应结论归结如下: (1)纳米流体的制备与稳定性研究。在定性试验的基础上，通过大量的海选试验，经沉降法分析对比，配制出氨水溶液中添加炭黑纳米颗粒和表面活性剂辛基苯酚聚氧乙烯醚(OP-10)的纳米流体。炭黑纳米颗粒在溶液中的分散是由于表面活性剂分子在固体表面吸附（活性剂的亲油基朝向颗粒表面，活性剂的亲水基朝向溶液），降低了固液界面能，同时固体表面变为具有亲水特性。表面活性剂亲水基的水化可阻碍粒子的相互碰撞，使之难以碰撞团聚。继而依据Langmuir单分子层吸附式推算出:质量百分数为0.1％的纳米炭黑的氨水纳米流体，完全覆盖纳米颗粒所需的OP-10乳化液的浓度约是4.3％，与实验观察结果相符。针对颗粒的自由沉降引用Stokes定律分析了悬浮液的稳定性随活性剂浓度增加而增强以及长时间静放后出现色差的现象。 (2)纳米流体的物性研究。测试了在25％的氨水溶液中加入20nm的炭黑颗粒和表面活性剂OP-10配制的纳米流体的粘度、导热系数。选取泄流方法来测量氨水纳米溶液粘度。研究表明:在一定浓度范围内，单独加入表面活性剂时，氨水的粘度先急剧降低，后随活性剂浓度的增大而升高。表面活性剂浓度一定时，炭黑-氨水纳米流体的粘度随纳米颗粒质量浓度的增加而增大;实测的炭黑-氨水纳米流体粘度远大于Einstein式的计算值。运用单分子层吸附理论对Einstein式进行了简化修正。计算结果表明，修正计算公式的计算值更贴近实验值，且最大相对误差小于5％。自行设计了的双瞬态热线导热系数实验装置，并测量了炭黑-氨水纳米流体的导热系数。研究表明:在低浓度范围内，纳米流体导热系数随纳米颗粒含量的增加呈线性增大;纳米流体导热系数增加率远比现有理论（如M-G模型）预测值大。并就此结果，运用单分子层吸附理论对M-G模型进行了修正。计算结果表明，修正公式的计算值更贴近实验值。依据前人有关强化传质的实验研究及理论基础，提出氨水纳米流体中纳米粒了的布朗运动和由布朗运动引起的连续相中液体的对流，这两个因素导致了传质的强化;结合斯托克斯—爱因斯坦方程，推导出了氨水纳米流体扩散的附加扩散系数计算式。 (3)炭黑-氨水纳米流体氨气吸收特性研究。建立了用于氨水纳米流体配制和降膜吸收的实验装置。研究了在有、无纳米颗粒的情况下，氨气吸收对比及其影响因素（包括工况、粒子浓度、吸收液的初始浓度对氨气降膜吸收的影响）。主要结论如下:纳米颗粒对氨水溶液的吸收性能有重大影响。在一定量范围内，随着纳米颗粒加入量的增大，有效吸收率也随之增加，并会出现峰值，峰值后随着纳米颗粒加入量的增加而降低。此表明可能有一个最佳的纳米颗粒的质量百分比。最大有效吸收率为1.3。通过分析纳米粒子的布朗运动对吸收过程和纳米流体物性影响、及传输效应对其强化机理进行分析，进一步说明了纳米流体的粒子布朗运动和纳米流体的物性变化是纳米流体强化氨水降膜吸收的主要因素。 (4)炭黑-氨水纳米流体降膜吸收的数值模拟研究。在光滑层流降膜吸收模型的基础上应用双膜理论，考虑了氨气吸收后引起的液膜厚度变化及纳米流体物性的改变，建立了纳米流体氨水降膜吸收的物理与数学模型。据此，分析了各种工况参数（压力、温度、初始浓度等）和物性参数（导热系数、粘度、扩散系数等）对纳米流体氨气降膜吸收的影响，并将模拟结果与实验结果进行了分析对比，得出以下结论:随着冷却水和液膜入口温度的降低及吸收压力的增加，吸收终了氨水浓度上升。随着初始氨水浓度的增加吸收终了浓度差降低。当纳米碳黑质量浓度增大时，粘度、导热系数、扩散系数也随之增加。粘度的增加对纳米流体的吸收终了的氨水浓度产生了较大的抑制作用，导热系数和扩散系数的增加强化了纳米流体的吸收。从这三种物性变化对吸收效果所起的影响程度看，粘度＞扩散系数＞导热系数。最后将模拟值与实验值的进行了对比，模拟计算值与实验数据接近，最大绝对误差为0.66％，最大相对误差为3.18％。因此，本研究提出的模型对炭黑氨水纳米流体降膜吸收效果具有了较好的预测能力。