R410A-油在Ф7mm水平直强化管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直强化管内的流动沸腾摩擦压降特性，探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响．实验测试管为内螺纹强化管，长度为2m、外径为7．0mm．实验结果表明，R410A-油混合物在强化管内的流动沸腾摩擦压降随油的平均质量分数、干度和质量流率的增大而增大，当油的平均质量分数从0增长到5％时，压降最大可增加31％．R410A-油混合物在强化管内流动沸腾的摩擦压降与光管相比大约增大10％～35％；润滑油的存在对强化管内摩擦压降的增强作用与光管相比较小．开发了适用于R410A-油混合物强化管内流动沸腾的摩擦压降关联式，新的关联式预测值与97％以上的实验数据偏差在±10％以内，平均误差为4．25％，最大误差为14％．     

R410A-油在φ7 mm水平直光管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾摩擦压降特性,探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响.实验测试管为光管,长度为2m,外径为7.0 mm,内径为6.34 mm.实验结果表明,R410A-油混合物在光管内流动沸腾的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数从0增长到5%时,压降最大可增加50%.开发了适用于R410A-油混合物光管内的流动沸腾摩擦压降关联式,新的关联式预测值与92%以上的实验数据偏差在±15%以内,平均误差为6.6%,最大误差为29.4%.     

R410A-油在5 mm小管径光管内流动沸腾的阻力特性

为了促进环保制冷剂R410A在制冷空调紧凑式换热器设计中的实际应用,研究了R410A-油混合物在小管径光管内的流动沸腾摩擦压降特性.测试管的外径为5 mm,内径为4.18mm.实验结果表明:对于纯制冷剂R410A,小管径管内的摩擦压降随着干度的增大先增大后减小,峰值出现在于度为0.7～0.8左右处;R410A-油混合物的摩擦压降随平均油浓度、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数Wno从0%增长到5%,在干度为0.9的高于度工况下,摩擦压降最大可增加80%～120%.R410A-油混合物在5 mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降与7 mm光管相比大约增大10%～50%.基于混合物性开发了R410A-油混合物在5 mm小管径光管内流动沸腾的摩擦压降关联式,新的关联式预测值与94%的实验数据误差在土20%以内,平均误差为8.5%.     

R410A-油在φ7 mm水平直强化管内流动沸腾阻力特性

研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直强化管内的流动沸腾摩擦压降特性,探索了油的平均质量分数、干度和质量流率对摩擦压降的影响.实验测试管为内螺纹强化管,长度为2 m、外径为7.0 mm.实验结果表明,R410A-油混合物在强化管内的流动沸腾摩擦压降随油的平均质量分数、干度和质量流率的增大而增大,当油的平均质量分数从0增长到5%时,压降最大可增加31%.R410A-油混合物在强化管内流动沸腾的摩擦压降与光管相比大约增大10%~35%;润滑油的存在对强化管内摩擦压降的增强作用与光管相比较小.开发了适用于R410A-油混合物强化管内流动沸腾的摩擦压降关联式,新的关联式预测值与97%以上的实验数据偏差在±10%以内,平均误差为4.25%,最大误差为14%.     

小管径强化管内R410A-油混合物流动沸腾阻力特性

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm小管径内螺纹强化管内流动沸腾的摩擦压降特性.实验结果表明,对于纯制冷剂R410A,摩擦压降随着干度的增大先增大后减小,峰值出现在干度为0.7~0.8左右;R410A-油混合物的摩擦压降随油平均质量分数、干度和质流密度的增大而增大,当油平均质量分数从0增长到5%时,在干度为0.9的高干度工况下,摩擦压降最大可增加120%.R410A-油混合物在5 mm强化管内流动沸腾的摩擦压降与7 mm强化管的相比约增大10%~30%;用已有的7 mm强化管的压降关联式预测5 mm强化管的压降时,误差为±40%.以R410A-油混合物在7和5 mm强化管内摩擦压降的实验值为基础,建立了基于混合物物性的R410A-油混合物在不同管径强化管内的摩擦压降关联式.该关联式的预测值与95%的实验值误差在±20%以内.     

润滑油对R410A在小管径水平光管内流动冷凝摩擦压降的影响

实验研究了润滑油对R410A在外径3、5 mm光管内流动冷凝摩擦压降的影响.研究表明,润滑油的存在减小了R410A在光管内的冷凝摩擦压降,R410A油-混合物的摩擦压降比纯R410A的摩擦压降最大下降了19%;润滑油降低冷凝摩擦压降的影响随着平均油浓度的增大而增大,而随着质流密度和干度的增大而减小.基于混合物性建立了适用于R410A-油混合物在小管径光管内流动冷凝的摩擦压降关联式,该关联式的预测值与实验值误差为-20%~+30%.     

R410A-油在7 mm C形光管流动沸腾的压降特性

对R410A-油在7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降特性进行了研究,并基于混合物性开发出7 mm C形水平光管内流动沸腾的压降预测关联式.测试段长度2 m,实验工况:质量流率为200,300,400 kg/(m2.s);蒸发温度5℃;入口干度0.2~0.7;测试段干度变化0.2;润滑油质量分数1%~5%.润滑油的存在引起压降增大,不同干度下,压降都随油浓度的增加而增大,压降最大增加33.5%.基于混合物性开发的关联式预测值与80%以上的实验数据偏差在±15%以内,平均偏差9.13%,最大偏差28.97%.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅱ.关联式

基于R410A-油混合物管内流动沸腾换热的实验数据,对现有的制冷剂-油混合物的换热关联式进行了评价,对比发现已有关联式的预测值与实验值的误差最大达到80%.基于混合物物性,开发了R410A-油混合物在7 mm直光管内流动沸腾的流型图,并基于流型图和混合物物性开发了R410A-油在7 mm直光管内流动沸腾的换热关联式.所得关联式与90%的实验数据的误差在±20%以内,平均误差为11.8%,最大误差为26.7%.     

R410A-油混合物在7 mm水平直光管内流动沸腾的换热特性Ⅰ.实验研究

实验研究了环保替代制冷工质R410A-润滑油混合物在水平直光管内的流动沸腾换热特性.实验测试管长度2 m、外径7 mm.实验工况的蒸发温度为5°C,质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为7.56~15.1 kW/m2,入口干度x=0.2~0.7,干度变化为0.2,油的平均质量分数wno=0~5%.实验结果表明,R410A-油混合物管内流动沸腾的换热系数随质量流率的增大而增大;在x<0.7的工况下,油的存在总是增大换热,当wno从0增长到5%时,换热系数最大可增加61%.在x=0.8的高干度情况下,换热系数在wno=1%时达到最大值,然后随着wno的增大换热系数逐渐降低.     

润滑油对小管径强化管内R410A流动冷凝压降特性的影响

对环保制冷工质R410A与润滑油混合物在4 mm小管径内螺纹强化管内流动冷凝的压降特性进行了实验研究,分析了润滑油对流动冷凝摩擦压降的影响.结果表明,在干度小于0.6时,润滑油会减小R410A在4 mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可减小12%;而在干度大于0.6时,润滑油会增大R410A在4 mm强化管内的冷凝摩擦压降,最大可增加13%.结合已有文献中的数据,基于混合物性建立了适用于R410A 油混合物在小管径强化管内流动冷凝的压降关联式,关联式预测值与94%的实验值误差在±30%以内.
     

R410A在5 mm管内的沸腾换热及压降特性

为了研究制冷剂R410A在5 mm内螺纹铜管内的沸腾换热及压降特性,以磁驱泵提供循环动力、均匀缠绕在测试段上的电加热丝提供热量以及冷水机组提供循环冷量的方式搭建了测试实验台,并对R410A在5 mm内螺纹管内的流动沸腾换热系数及压降进行了测试.分析讨论了不同蒸发温度下,制冷剂质量流量密度和管壁热流密度对管内制冷剂流动沸腾换热系数以及压降特性的影响.研究结果表明:5mm内螺纹管内R410A的流动沸腾换热系数分别在质量流量密度位于191.28和344.3kg/(m2·s)处达到峰值;其流动沸腾换热系数随着管壁热流密度增大最初呈现增大的趋势,在热流密度30 kW/m2后逐渐平稳;而R410A在5 mm内螺纹管内的压降均随质量流量密度和管壁热流密度的增大而增大,其中压降和管壁热流密度的关系呈较为明显的线性变化.     

R410A/润滑油混合物在5mm水平强化管内的流动冷凝换热特性

探讨了不同质流密度、测试段入口干度及润滑油的质量分数等制冷工况下,R410A/润滑油混合物在5 mm水平内螺纹强化管内的流动冷凝换热特性.结果表明:在不同的质流密度条件下,R410A/润滑油混合物的换热系数随干度的增加先增大,当干度为0.7左右时,换热系数达到最大值,当干度大于0.7时,换热系数随干度的增加反而下降;在润滑油的质量分数为3%和5%条件下,油的存在恶化了换热特性,使其换热系数降低了9.3%~36.5%.基于混合物换热特性,建立了适用于R410A/润滑油混合物在强化管内流动冷凝的换热关联式,其预测值与92%的试验数据误差在±20%以内,平均误差为6.7%,最大误差为34.5%.     

矩形微细通道纳米流体沸腾流动阻力特性研究

以质量分数为0.5%的Fe3O4-H2O磁纳米流体为工质,分别在横截面积宽×高为0.6 mm×2.0 mm,1.0 mm×2.0mm和2.0 mm×2.0 mm 3种微槽内进行磁性纳米流体流动的沸腾流动阻力特性实验,分析不同磁感应强度对纳米流体沸腾传热两相摩擦压降的影响,并将本实验中0.6 mm×2.0 mm微槽道内的两相摩擦压降与现有理论模型及支持向量机预测模型进行比较。研究结果表明:外加磁场对纳米流体的流动特性产生明显的影响,两相摩擦压降在外加磁场作用时增大比较明显,且随着磁感应强度的增大而增大;两相摩擦压降随热流密度和质量通量的增大而增大;尺寸小的微槽两相摩擦压降显著比尺寸大的微槽的大。由于理论预测模型实验条件的差异性,3个理论预测模型均有较大误差,其中效果最好的M-H模型平均相对误差也高达35.7%。支持向量机模型效果很好,平均预测误差小于5%。     

制冷剂-润滑油混合物系管内流动沸腾阻力特性

基于制冷剂-润滑油混合物管内流动沸腾局部压降实验数据,定量分析了不同质量流率下油影响因子和两相增强因子随整体油浓度、局部油浓度以及干度的变化规律,局部油浓度考虑了含油制冷剂在流动沸腾过程中的非平衡传质.研究结果表明:基于制冷剂-润滑油混合物性的两相增强因子与局部油浓度具有良好的线性相关度,不同干度下斜率变化一致性良好;基于局部油浓度和混合物性的两相增强因子压降模型能较好地反映润滑油在制冷剂中的实际存在状态及对制冷剂压降的影响规律,且物理意义明确,其预测值与95%以上实验数据的偏差均在10%以内.     

含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热特性实验研究

对含油制冷剂在6.34和2.50 mm换热管内的流动沸腾换热特性进行了实验研究,测试质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为3.2~14 kW/m2,蒸发温度为5°C,进口干度为0.1~0.8,干度变化0.1~0.2,平均油质量分数为0~0.05.定量分析了不同质量流率和干度时,润滑油对制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热的影响.与大管径换热管相比,油的换热增强效果在小管径换热管内减弱甚至消失,在高干度和高油浓度区,油的存在使换热严重恶化.对于上述换热管,换热系数、油影响因子以及基于制冷剂物性的两相换热增强因子随油浓度的变化规律缺乏一致性.采用局部油浓度下的制冷剂-润滑油混合物性计算得到的两相换热增强因子能较好地反映润滑油对制冷剂流动沸腾换热的影响.     

空气－水在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束的两相流动特性

对空气－水混合物在壳侧垂直向上、向下横掠水平管束流动时的平均截面含气率及两相摩擦压降进行了实验研究。管束为正方形顺排，管间距离与管径之比１．２８．试验表明，质量流率对平均截面含气率及两相摩擦压降有显著的影响；截面含气率的测量值明显低于均相模型的预测值。提出了壳侧垂直向上、向下横掠水平管束时预测截面含气率及两相压降的新的关联式。     

微通道内纳米流体换热与压降特性

为研究微通道换热和压降特性的影响因素,在当量直径分别为0.923 1,1.333 3和2.000 0 mm的矩形微通道内,以0.1%和0.5%(体积分数)的Al2O3-H2O纳米流体为实验工质,进行无相变以及沸腾传热与流阻特性实验研究,分析雷诺数对努塞尔数和单相流动压降的影响。研究结果表明:增加纳米粒子体积分数对摩擦压降影响较小,而努塞尔数则得到较大提高;在2.0 mm宽槽道内,纳米流体的换热系数比水的换热系数高18%;而0.6 mm宽槽道的换热系数比2.0 mm宽槽道的换热系数提高了近2倍;随着槽道尺寸的减少,摩擦压降显著增大;当雷诺数为800时,0.6 mm和1.0 mm宽槽道摩擦压降分别是2.0 mm宽槽道摩擦压降的23.3倍和4.4倍;热流密度和质量流量增大都将导致摩擦压降增大。     

极端润湿性微细通道内R141b的流动沸腾压降特性

以制冷剂R141b为实验工质,在截面尺寸为1 mm×2 mm,壁面接触角分别为67°、0°和156°的普通亲水、超亲水及超疏水矩形微细通道进行流动沸腾实验,并对3种表面微细通道沿程测点压力进行对比,分析极端润湿性(超亲水和超疏水)微细通道内R141b的流动沸腾压降特性.研究结果表明:极端润湿性微细通道内各压降分量比例和普通亲水微细通道大致相同,单位长度两相摩擦压降均随着质量通量、入口温度和热流密度的增大而增大;超疏水表面微细通道进出口总压降最大,是超亲水表面的1.08～1.17倍,且在单相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最小,两相流动区域内的沿程测点压力曲线斜率最大;引入壁面表面能参数λ_s对Qu-Mudawar模型进行修正,能更好地预测实验值,平均绝对误差为10.7%.     

空气—水在壳侧垂直向上,向下横掠水平管速的两相流动特性

对空气－水混合物在壳侧垂直向上，向下横掠水平管速流动时的平均截面含气率及两相摩擦压降进行了实验研究，管速为正方形顺排，管间距离与管径之比１．２８。试验表明，质量流率对平均截面含气率及两相磨擦压有显著的影响；截面含气率的测量值明显低于均相模型的预测值，提出了壳侧垂直向上，向下横掠水平管束时预测截面含气率及两相压降的新的关联式。     

R32管内流动沸腾传热系数关联式和摩擦压降关联式

建立了适用于大范围几何参数和流动参数的R32制冷剂管内流动沸腾传热和摩擦压降计算关联式.从公开文献中收集了R32传热和摩擦压降的数据源构建两个组合数据库.其中，传热数据库由来自8个文献的1 489个数据点组成，涵盖的水力直径为1～6.3 mm,压降数据库由来自8个文献的496个数据点组成，涵盖水力直径范围为0.643～6 mm.以上述数据库为基础，利用无量纲参数分析预测法并考虑参数主导作用，建立了新的传热系数关联式和摩擦压降关联式.此外，利用现有的关联式对新关联式进行评估.结果表明，现有的几个关联式均具有较大的平均绝对误差(MAE)和最大绝对误差(MAX).而新的传热系数计算关联式具有良好的预测精度，其MAE为14.59%,有90.85%的数据点在±30%误差带以内；新的压降关联式预测精度高，其MAE为17.86%.总之，上述两个新关联式都具有较广的应用范围和良好的预测精度，非常适用于分析工质为R32的换热器的传热和压降性能.