混合制冷剂在微肋管内流动沸腾的换热关系式

基于作者以前研究得到的三元非共沸混合制冷剂R417A在水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中流动沸腾换热的实验结果,应用R417A在光滑管内的实验数据对Kattan模型进行修正,并通过在修正-Kattan模型中引入强化因子,发展了一个混合制冷剂在微肋管内流动沸腾的换热关系式.计算结果与实验结果比较表明:该关系式能很好地预测混合制冷剂在不同的内螺纹管中流动沸腾时的换热系数,当干度小于80%时,预测偏差基本集中在±30%的范围之内.     

R417A在水平光滑管和内螺纹管中的流动沸腾换热

对非共沸混合制冷剂R417A在外径为9.52 mm的水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热进行实验研究,分析讨论了制冷剂质量流速、热流密度、干度、强化管参数对换热系数的影响规律和影响机理.实验结果表明:换热系数随着质量流速的增大而增大.在以对流蒸发占优势的换热区,热流密度对换热系数的影响较小;换热系数随着干度的增大先呈现出增大趋势,增至高峰值后又迅速下降,高峰值随热流密度的增大和质量流速的减小向干度较大的方向移动;内螺纹管能有效强化制冷剂的流动沸腾换热,R417A在2种内螺纹管中的换热系数分别比在光滑管中高出130%~210%和150%~270%.     

R417A与R22流动沸腾换热性能的比较分析

对R22与R417A在水平光滑管和2种不同几何参数的内螺纹管中的流动沸腾换热进行实验研究,分析比较了2种制冷剂流动沸腾换热性能的差异。实验结果表明:R417A的换热性能与R22相比有一定程度的降低,其降低程度因质量流速、干度及换热管参数的不同而异,质量流速越小,R417A换热性能的降低越严重;在x<0.6的较低干度区内,光滑管中R417A的换热系数比R22约降低了20%～40%,内螺纹管中的降低幅度更大,几乎达到50%～60%,在x>0.6的较高干度区内,不同换热管中R417A换热系数的降低幅度较为相近;光滑管中R417A换热系数的降低幅度受干度影响较大,且随干度的增加而增大,内螺纹管中的降低幅度受干度影响较小;强化管对换热的强化效果越好,R417A换热系数的降低幅度就越大。     

微翅管几何参数对混合工质流动沸腾特性的影响

对非共沸混合工质R32／R134a在水平微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究,获得了微翅管的翅高和翅数对换热性能的影响,并综合比较了3根微翅管的换热性能。同时,将微翅管与光管性能进行了比较。结果表明,在相同工况下,翅高为0．2mm、翅数为60的换热性能最好;微翅管的换热性能明显优于光管。     

三维微肋管内沸腾两相流型及其换热

以R134a为工质在作者研制的三维微肋管内进行了水平流动沸腾换热实验研究，通过可视化措施对流型及其转换进行了观测，结果表明，在Tailer-Dukler流型图上，三维微肋管内沸腾流型的分界线与光滑管有所不同，其中间歇流与环状流的判据由Xtt等于1．6减小到Xtt等于0．42，而波状流向环状流转变的Fr数有所增加；而在中等质量流速下环状流与局部蒸干区的转变主要受热流密度的影响。同时，对三维微肋管内沸腾换热特点进行了讨论，并对得到的实验数据建立了分区换热关联式，这些不同流型下的换热关联式的计算值能较好地同实验数据相吻合。     

环状流条件下水平蒸发管周向壁温变化特性研究

对纯工质R22和非共沸混合工质R32/R134a(25％／75％)在水平光管和微翅管内的流动沸腾特性进行了实验研究，分析了两种工质在环状流条件下水平管的周向壁温变化特性，为动力工程蒸发换热设备以周向壁温变化来判断两相流流型提供了理论基础。     

水平环道非沸混合质流动沸腾换热特性及强化

对纯工质及非菜沸混合工质在水平形光滑机加工多孔表面（ＭＦＰＳ）通道上的流动沸换热特性进行实验研究。结果表明：纯工质在光滑表面、混合工质在ＭＦＰＳ上均存在流动沸腾滞后现象；ＭＦＰＳ对两种工质流动沸腾换热均有强化效应，但与池沸腾相比，其强化效应有所减弱，故需从强化对流换热和防止沸腾滞后等方面加以改进。提出了纯工质和混合工质在水平光滑表面、ＭＦＰＳ环形通道中的流动沸腾换算计算式，计算值与实验值的最大偏差     

内肋-光滑组合式圆管内流动沸腾换热试验

为探究分段结构对管内流动沸腾过程的影响，采用试验方法分析了制冷剂R245fa在光滑管、内肋管以及采用前肋-后光滑组合管中的流动沸腾换热特性。以质量流速为100～350 kg/(m²·s)、热流密度为9.36～55.84 kW/m²、试验管进口过冷度约为2℃进行试验，并以光滑管的流动换热特性为基准，对比不同试验管的换热系数增强比例(enhancement factor, EF)和价值因子(merit factor, MF)。研究结果表明：内肋管和前肋-后光滑组合管的换热性能均优于全光滑管；在低质量流速时，内肋管的EF高于前肋-后光滑组合管，即内肋管换热效果更好；而随着质量流速的增加，前肋-后光滑组合管的EF逐渐高于内肋管，达到1.7左右；内肋管的MF在低质量流速时高于前肋-后光滑组合管，但在较高质量流速以及较高热流密度条件下，前肋-后光滑组合管的MF要高于内肋管，即前肋-后光滑组合管的综合性能更好。     

R32制冷剂在小管径水平管内的沸腾换热与阻力特性实验研究

针对污染小、能效高、可燃性差、低毒性的新型R32可替代制冷剂在水平管内低温工况下的沸腾换热特性开展研究，设计并自主搭建了管内对流沸腾相变换热实验系统，分别开展了3 mm、4 mm小管径水平管内低温R32沸腾换热的实验研究，探究了质量流速、热流密度、饱和温度等参数对R32对流沸腾换热特性的影响，分析了蒸干对沸腾换热系数恶化的影响机制。结果表明：3 mm内径管的沸腾换热相比4 mm通道平均提升约8%～12%,且高质量流速下的临界干度几乎与管径无关；相较传热特性，R32饱和温度对两相流动阻力更为敏感，饱和温度自13℃降低至11℃时阻力损失提高约23%;利用改进的Fang关联式，可实现小管径水平管内R32对流沸腾换热系数预测，88.56%的实验数据误差可控制在±10%范围内。     

流动沸腾中Chen模型抑制因子的确定

以核化理论为基础,在考虑沸腾表面微结构分布的影响下,确定了流动沸腾换热关系式中Chen模型抑制因子的表达式。并以R134a和R22为实验工质在14mm内径的水平光滑管内进行了流动沸腾换热实验,对获得的实验数据采用Chen模型建立流动沸腾换热关系式,抑制因子采用笔者得到的表达式,该换热关系式能很好地和实验数据吻合,表明笔者确定的抑制因子表达式能有效提高采用Chen模型建立的流动沸腾换热关系式的准确度。