制冷剂混合物水平微翅管内流动沸腾研究综述

本文对目前国内外制冷剂混合物在水平微翅管内流动沸腾特性的实验研究进行了综述。讨论了混合物在微翅管内流动沸腾的强化特性、替代制冷剂换热性能的比较和润滑油对换热的影响。同时,对进一步的研究提出了一些建议。     

微肋管内制冷剂流动沸腾换热研究进展

内微肋管是增强管内凝结与沸腾换热的重要技术之一,在制冷空调领域有着广泛的应用。本文基于对近年文献回顾,从实验和计算关联式两方面综述了微肋管中沸腾换热的研究现状,总结了质量流速、热流密度、干度、管道结构、润滑油等对换热系数和压降的影响,讨论了现有的沸腾换热关联式的适用性和准确性,并指出了需要进一步研究的问题。     

强化管内流动沸腾换热研究现状

介绍了强化管内流动沸腾换热国内外的研究现状,分析了微肋管内流动沸腾换热的影响因素,并且给出了几个实用的微肋管内沸腾换热关联式,最后对微肋管内沸腾换热的研究方向进行了讨论.     

矩形微通道内制冷剂流动沸腾传热特性及可视化研究

为了探究微通道内流动沸腾及传热现象的机理,以制冷剂R22为工质在矩形微通道内进行了流动沸腾及可视化实验。结果表明,在核态沸腾下传热系数受质量流率的影响较小,却随着热流密度的增加而快速增加;微通道的尺寸越小,传热效果越好,水力直径为0.92 mm和1.33 mm微通道内的传热系数比2 mm微通道内的传热系数分别提高约25%、12%;根据实验值与预测值的对比情况,在Oh H K等[15]和Yun R等[7]模型基础上拟合得到新的传热系数预测关联式,平均绝对误差降至8.8%;通过可视化实验发现,在临界热流密度下微通道内出现波浪式气体层的现象。     

水平管内四氟甲烷流动沸腾传热实验研究

实验测定了四氟甲烷(R14)在内径为6 mm的水平管内两相流动沸腾传热特性.实验测试的压力范围为0.22-0.60 MPa,热流密度范围19.9-73.6 kW/m2,质量流量范围370-862 kg/m2s.实验结果表明,传热系数随质量流量的增大而有一定程度的上升,而热流密度及饱和压力与传热系数呈明显的正相关关系.将实验数据与已有文献模型的计算结果进行比较发现,Kandlikar模型、Gungor-Winterton模型以及Shah模型与实验数据的关联性较好,平均偏差均在15％以内.     

HC290含油工质在水平微肋管内沸腾换热特性及压降的实验研究

实验测试了HC290-Suniso 3GS混合工质在含油浓度为0.43%～5.28%、质量流率为40kg/m2*s～220kg/m2*s,蒸发温度分别为-5℃、0℃、 5℃时在水平微肋管内的沸腾换热特性及压降.蒸发试验段为一套管蒸发器,有效长度为2.0m,内管为内肋强化管,其外径为12.7mm,最大内径为11.44mm,T型肋高0.25mm,螺旋角20°,肋数为60;外套管是一光滑铜管,其内径为19mm.实验结果表明含油工质沸腾平均换热系数随工质质量流率、干度的增大而增加,随含油率的增大而降低,蒸发温度对其影响不大;压降随其质量流率的增大而增大,与光管相比其压降随质量流率的增大要更快,润滑油的加入对压降影响不大.通过测试沸腾换热特性所得的40多个实验数据点,回归出了适用于本实验条件的经验关联式.     

非共沸混合致冷剂水平管内流动沸腾换热研究综述

本文在分析国内外有关文献的基础上,综述了非共沸混合工质水平管内流动沸腾换热研究的成果和现状,并对该领域进一步的研究提出了一些看法。     

混合工质管内流动沸腾传热研究进展

混合物流动沸腾传热是一种非常重要的传热方式,在现代工业中有着大量应用.在总结了对单工质和混合物管内流动沸腾传热相关理论和研究成果的基础上,对相关传热预估关联式进行了介绍,指出了现有研究的不足,例如:不适用于低温流体,关联式的适用性和精度不足.为进一步的研究指明了方向.     

长颈管交变流动阻力特性的实验研究

测量了２０大气压下长颈管（直径０．６、１．０,２．０ｍｍ,长１００￣１５００ｍｍ）在频率为４０,５０,６０,７０Ｈｚ下的交流流动的阻抗。利用试验值对小振幅声波情况下细管纯阻力和感抗的公式进行修正,得到大振幅声波情况下的经验公式,工质为氦气,实验在常温下进行。     

R134a水平微细管内流动沸腾换热的实验研究

本文对R134a在水平微细管内的流动沸腾进行了实验研究。实验测试段选用了内径为1 mm、2 mm、3 mm共3种不同的水平光滑不锈钢管,实验的饱和温度为5~30℃,热流密度为2~70 k W/m2,流量范围为200~1500 kg/(m2·s)。实验结果表明:相同条件下,干涸前2 mm管较3 mm管换热系数平均增幅为11.6%,1 mm管较2 mm管换热增幅为26.3%,1 mm管径换热系数比3 mm管径平均增大40.8%。随着管径的减小,换热系数在更低的干度开始减小,质量流速和强制对流蒸发作用对换热系数的影响变小,热流密度的影响依然显著;塞状流和弹状流区域减小,泡状流和环状流区域增大。     

微肋管内流动冷凝压降关联式的研究

本文进行了微肋管内R134a两相流动冷凝换热实验,分析了实验工况、微肋管结构参数对管内压降的影响,并使用关联式对管内压降进行了预测。实验结果显示:管内压降与质量速率、肋片螺旋角呈正相关,与冷凝温度、冷却水雷诺数Re呈负相关; Cavallini et al关联式、Haraguchi et al关联式、Pierre关联式可实现对管内压降的高精度预测,预测平均误差均在17%以内,而Goto et al关联式高估了管内压降;参考Goto et al关联式拟合机理,基于微肋管内R134a压降实验数据,对气相/液相折算系数Φ_v/Φ_l与参数X_tt之间关系进行重新拟合,进而提出适用于预测管内压降的关联式,经验证:新关联式预测误差在±30%以内,预测平均误差小于10%。     

R717在小管径水平光管内流动沸腾换热及压降特性

氨制冷剂存在可燃性和毒性,因此减少其在制冷系统中的充注量极为重要。小管径换热管通常可以提供更高的表面传热系数,这可以作为提升换热器紧凑性同时减少系统中充注量的有效方法。本文搭建了氨制冷剂管内流动沸腾换热及压降测试实验装置,测试了氨制冷剂在4 mm水平光管内的流动沸腾换热及压降,并分析了干度、质量流速及热流密度对换热及压降特性的影响。结果表明:流动沸腾换热表面传热系数随着干度的增加而增大,同时质量流速和热流密度越高,流动沸腾换热表面传热系数越大。此外,氨制冷剂在管内的两相摩擦压降也随着干度的增加而增大,在固定干度下,质量流速的升高导致压降增大。     

R134a在微肋管内流动冷凝换热计算关联式的改进

本文选用表面传热系数为评价指标,对外径为6.35 mm的微肋管内R134a两相流动冷凝换热特性进行实验研究,分析了水力工况、测试管结构参数等对管内表面传热系数的影响,还选用Cavallini et al.关联式、Miyara et al.关联式和Oliver et al.关联式对微肋管内表面传热系数进行预测,发现Cavallini et al.关联式对微肋管内换热性能的预测能力最好,关联式预测值与实验值的平均误差、标准误差分别为-21.47%和21.94%。虽然Miyara et al.关联式预测值与实验值的平均误差、标准误差分别为16.21%、30.65%,但两者之间的误差范围为-47.12%～82.32%,说明在部分工况下Miyara et al.关联式对管内换热性能的预测仍存在较大误差。三个关联式中,Oliver et al.关联式的预测能力最差,预测值与实验值之间平均误差高达-54.93%,因此,实验根据现有实验数据对Oliver et al.关联式进行了修正,修正Oliver et al.关联式对管内换热性能的预测能力大大提高,预测值与实验值的平均误差、标准误差分别为-2.37%和10.77%。     

整体针翅强化传热管的传热和压降性能研究与比较

本文在概述国外三维针翅管的基础上,介绍了作者测试结果,并与L.Qiao et al试验的14种管结果比较,讨论了不同参数对传热与压降的影响。     

高温高固气质量比条件下旋风预热器换热管压降的研究

为了掌握旋风预热器换热管压降随温度、风速和固气质量比的变化规律,在各种不同条件下,对旋风预热器换热管压降进行测试。结果表明:在气流速度固定不变的情况下,当固气质量比z≤1时,随着温度的升高,压降先增大后减小,在200℃附近出现高点;当固气质量比z≥1.5时,随着温度的升高,压降逐渐减小,在600℃附近趋于平缓,之后随着温度的升高略有增大。压降总是随着风速的提高而增大,随着固气质量比的增加而增大。     

R22在矩形微细管内凝结的气液两相流动压降实验研究

实验研究了R22在当量直径为0.952 mm的水平不锈钢矩形管内凝结的气液两相流动压降。实验时的饱和温度为40-50oC、质量流速为200-800 kg/m2 s、干度为0-1。研究结果表明,实验段的压降占总压降95%以上,而出口处流通断面扩张压降所占比例很小可以忽略。R22的压力梯度随质量流速和干度的增大而增大,在较高干度区增大趋势更加明显。随饱和温度的增大压降减小。与R22相比,相同实验工况下R152a的凝结压降小于R22的。     

R1234ze(E)在水平圆管内流动沸腾换热过程中摩擦压降特性实验研究

新型制冷剂R1234ze(E)(trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene)因较低的GWP而被广泛关注,有望在热泵中作为R134a的替代品。本文对R1234ze(E)在内径为8 mm水平管内流动沸腾过程中摩擦压降特性进行实验研究,并在相同实验工况下与R134a进行对比。实验研究的流动沸腾换热的饱和温度为10℃,热流密度为5.0 k W/m~2和10.0 k W/m~2,质流密度范围为300~500 kg/(m~2·s),并分析质流密度、热流密度对R1234ze(E)和R134a饱和流动沸腾过程中摩擦压降的影响。结果表明,在相同工况下R1234ze(E)的流动沸腾过程的摩擦压降略大于R134a,如质流密度为500 kg/(m~2·s)时,R1234ze(E)的平均摩擦压降值比R134a大8.4%左右。最后,将实验结果同四种摩擦压降经验关联式进行比较分析。     

卧式金属罐容积压力修正值的考究

本文导出了卧式金属罐受压条件下容积修正值的计算公式。     

超临界二氧化碳在套管内换热的实验研究

对超临界CO2在套管内的换热特性进行了实验研究,探讨了超临界CO2换热过程中,质量流率、压力和入口温度的变化对换热性能特性和压降的影响。实验得出,换热系数随着质量流率的增加而增加;而换热系数随压力的增加而减少;入口温度的变化对换热系数基本没有影响;压降随着入口温度的升高而逐渐增大;并给出了Re和Nu数的变化规律。研究为超临界二氧化碳换热器的设计提供了依据。